Nastavitelný 0-100V 50 Amp SMPS obvod

Vysoce výkonný nastavitelný spínaný napájecí zdroj je ideální pro účely laboratorních prací. Topologie použitá k návrhu systému je přepínací topologie - napůl řízený most.

Napsal a odeslal: Dhrubajyoti Biswas

Použití IC UC3845 jako hlavního řadiče

Spínaný zdroj je napájen vysílači IGBT a je dále řízen obvodem UC3845.
Síťové napětí prochází přímo EMC filtrem, který je dále kontrolován a filtrován na kondenzátoru C4.

Jelikož je kapacita vysoká (50 ampérů), přítok do omezovacího okruhu se spínačem Re1 a také na R2.

Cívka relé a ventilátor odebírané z napájecího zdroje AT nebo ATX jsou napájeny z 12V. Energie je získávána přes odpor z pomocného napájení 17V.

Ideální je zvolit R1 tak, aby napětí na ventilátoru a cívce relé bylo omezeno na 12V. Na druhé straně pomocné napájení využívá obvod TNY267 a R27 usnadňuje ochranu před podpětím pomocného napájení.

Napájení se nezapne, pokud je proud menší než 230V. Výsledkem řídicího obvodu UC3845 je 47% pracovní cyklus (max.) S výstupní frekvencí 50 kHz.

Obvod je dále napájen pomocí zenerovy diody, která ve skutečnosti pomáhá snižovat napájecí napětí a dokonce pomáhá posunout prahovou hodnotu UVLO z dolních 7,9 V a horních 8,5 V na 13,5 V, respektive 14,1 V.

Zdroj iniciuje napájení a začíná pracovat na 14,1 V. Nikdy neklesne pod 13,5 V a dále pomáhá chránit IGBT před desaturací. Původní prahová hodnota UC3845 by se však měla nastavit na co nejnižší hodnotu.

Ovládání obvodu MOSFET T2, které pomáhá při práci transformátoru Tr2, nabízí plovoucí pohon a galvanické oddělení pro horní IGBT.

Prostřednictvím formovacích obvodů T3 a T4 pomáhá řídit T5 a T6 IGBT a spínač dále usměrňuje síťové napětí do výkonového transformátoru Tr1.

Jak je výstup usměrňován a dosahuje průměru, je vyhlazován cívkou L1 a kondenzátory C17. Napěťová zpětná vazba je dále připojena z výstupu na pin 2 a IO1.

Dále můžete také nastavit výstupní napětí napájecího zdroje potenciometrem P1. Není nutné galvanické oddělení zpětné vazby.

Je to proto, že řídicí obvod tohoto nastavitelného SMPS je spojen se sekundárním SMPS a nezanechává žádné spojení se sítí. Proudová zpětná vazba prochází proudovým transformátorem TR3 přímo na 3 piny IO1 a prahovou hodnotu nadproudové ochrany lze nastavit pomocí P2.

Napájení 12 V lze získat ze zdroje ATX

Schéma fáze ovladače

Fáze přepínání IGBT

+ U1 a -U1 mohou být odvozeny ze síťového vstupu 220V po příslušné opravě a filtraci

Použití chladiče pro polovodiče

Nezapomeňte také umístit diody D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', tranzistory T5 a T6 na chladič spolu s můstkem. Je třeba věnovat pozornost umístění tlumičů R22 + D8 + C14, kondenzátorů C15 a diod D7 v blízkosti IGBT. LED1 signalizuje provoz napájení a LED2 signalizuje poruchu nebo aktuální režim.

LED dioda svítí, když napájení přestane fungovat v napěťovém režimu. V napěťovém režimu je pin 1 IO1 nastaven na 2,5 V, jinak má obvykle 6 V. LED světlo je možnost a můžete ji při výrobě vyloučit.

Jak vyrobit indukční transformátor

Indukčnost: U výkonového transformátoru TR1 je transformační poměr kolem 3: 2 a 4: 3 u primárního a sekundárního. Ve feritovém jádru, které má tvar EE, je také vzduchová mezera.

Pokud hledáte větrání sami, použijte jádro, jaké je v invertoru, jehož velikost by měla být přibližně 6,4 cm2.

Primární je 20 závitů s 20 dráty, přičemž každý má průměr o průměru 0,5 mm až 0,6 mm. Sekundární 14 závitů s 28 průměry má také stejné měření jako primární. Kromě toho je také možné vytvořit vinutí z měděných pásů.

Je důležité si uvědomit, že použití jediného tlustého drátu není kvůli kožnímu efektu možný nápad.

Nyní, protože vinutí není nutné, můžete nejprve namotat primární a poté sekundární. Budicí transformátor přední brány Tr2 má tři vinutí, z nichž každé má 16 otáček.

Je to pomocí tří zkroucených izolovaných zvonových drátů, které musí být všechny vinutí najednou vinuty, aby na vinutí feritového jádra zůstala vzduchová mezera.

Dále vezmeme hlavní zdroj napájení z napájecího zdroje AT nebo ATX počítače s jádrovou částí přibližně 80 až 120 mm2. Aktuální transformátor Tr3 má na feritovém prstenci 1 až 68 otáček a počet závitů nebo velikost zde není kritická.

Musí se však dodržet proces orientace vinutí transformátorů. Také musíte použít filtr EMI s dvojitou tlumivkou.

Výstupní cívka L1 má dva paralelní tlumivky 54uH na prstencích ze železného prášku. Celková indukčnost je konečně 27uH a cívky jsou vinuty dvěma magnetickými měděnými dráty o průměru 1,7 mm, což činí celkový průřez L1 na cca. 9 mm2.

Výstupní cívka L1 je připojena k záporné větvi, která nevede k vysokofrekvenčnímu napětí v katodě diody. To usnadňuje jeho montáž do chladiče bez jakékoli izolace.

Výběr specifikací IGBT

Maximální příkon spínaného zdroje je kolem 2600 W a výsledná účinnost je nad 90%. Při přepínání napájecího zdroje můžete použít typ IGBT STGW30NC60W nebo můžete použít i jiné varianty jako STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W nebo IRG4PC40W.

Můžete také použít rychlou výstupní diodu s odpovídajícím jmenovitým proudem. V nejhorším případě dostane horní dioda průměrný proud 20A, zatímco spodní dioda v podobné situaci 40A. Je proto lepší použít poloviční proud horní diody než spodní.

Pro horní diodu můžete použít buď HFA50PA60C, STTH6010W nebo DSEI60-06A, jiné dva DSEI30-06A a HFA25PB60. Pro dolní nebo dolní diodu můžete použít dvě HFA50PA60C, STTH6010W nebo DSEI60-06A, jiné čtyři DSEI30-06A a HFA25PB60.

Je důležité, aby dioda chladiče musela ztratit přibližně 60 W a ztráta IGBT může činit 50 W. Je však docela těžké zjistit ztrátu D7, protože je závislá na vlastnosti Tr1.

Ztráta můstku může navíc činit 25 W. Přepínač S1 umožňuje vypnutí v pohotovostním režimu především z důvodu častého přepínání sítě nemusí být správné, zejména při použití v laboratoři. V pohotovostním stavu je spotřeba kolem 1 W a S1 lze přeskočit.

Pokud hledáte konstrukci stálého zdroje napětí, je také proveditelné, ale stejně je lepší použít transformátorový poměr Tr1 pro maximální účinnost, například při primárním použití 20 otáček a při sekundárním použití 1 otáčka pro 3,5 V - 4 V.