L'alimentatore switching regolabile ad alta potenza è perfetto per il lavoro di laboratorio. La topologia utilizzata per progettare il sistema è la topologia di commutazione: ponte semicontrollato.
Scritto e inviato da: Dhrubajyoti Biswas
Utilizzo di IC UC3845 come controller principale
L'alimentazione di commutazione è alimentata con trasmettitori IGBT ed è ulteriormente controllata dal circuito UC3845.
La tensione di rete passa direttamente attraverso il filtro EMC che viene ulteriormente controllato e filtrato sul condensatore C4.
Poiché la capacità è elevata (50 ampere), l'afflusso nel circuito limitatore con interruttore Re1 e anche su R2.
Il relè bobina e ventilatore, prelevato dall'alimentatore AT o ATX, è alimentato a 12V. L'alimentazione è ottenuta tramite il resistore dall'alimentazione ausiliaria 17V.
È ideale selezionare R1 in modo che la tensione sulla ventola e sulla bobina del relè si limiti a 12V. L'alimentazione ausiliaria d'altra parte utilizza il circuito TNY267 e R27 facilita la protezione dalla sottotensione dell'alimentazione ausiliaria.
L'alimentazione non si accende se la corrente è inferiore a 230V. Il circuito di controllo UC3845 ha un ciclo di lavoro del 47% (max.) Con una frequenza di uscita di 50 kHz.
Il circuito è ulteriormente alimentato con l'aiuto del diodo zener, che aiuta effettivamente a ridurre la tensione di alimentazione e aiuta anche a spostare la soglia UVLO di 7,9 V inferiore e 8,5 V superiore rispettivamente a 13,5 V e 14,1 V.
La sorgente avvia l'alimentazione e inizia a funzionare a 14,1 V. Non scende mai al di sotto di 13,5 V e contribuisce ulteriormente a proteggere l'IGBT dalla desaturazione. Tuttavia, la soglia originale di UC3845 dovrebbe essere impostata il più bassa possibile.
I controlli del circuito MOSFET T2, che aiutano a far funzionare il trasformatore Tr2, offrono azionamento flottante e isolamento galvanico per l'IGBT superiore.
È attraverso i circuiti di formatura di T3 e T4 che aiuta a pilotare T5 e T6 di IGBT e l'interruttore raddrizza ulteriormente la tensione di linea al trasformatore di alimentazione Tr1.
Quando l'uscita viene rettificata e raggiunge una media, viene livellata dalla bobina L1 e dai condensatori C17. La retroazione della tensione è ulteriormente collegata dall'uscita al pin 2 e IO1.
Inoltre, è anche possibile impostare la tensione di uscita dell'alimentatore con il potenziometro P1. Non è necessario l'isolamento galvanico del feedback.
È perché il circuito di controllo di questo SMPS regolabile è collegato con l'SMPS secondario e non lascia alcuna connessione con la rete. La retroazione di corrente viene fatta passare attraverso il trasformatore di corrente TR3 direttamente su 3 pin IO1 e la soglia di protezione da sovracorrente può essere impostata utilizzando P2.
L'alimentazione in ingresso a 12V può essere acquisita da un alimentatore ATX
Lo schema dello stadio del controller
La fase di commutazione IGBT
+ U1 e -U1 possono essere derivati dall'ingresso di rete 220V dopo opportuna rettifica e filtrazione
Utilizzo del dissipatore di calore per i semiconduttori
Inoltre, ricorda di posizionare i diodi D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', i transistor T5 e T6 sul dissipatore di calore insieme al ponte. Si deve prestare attenzione a posizionare gli ammortizzatori R22 + D8 + C14, i condensatori C15 e i diodi D7 vicino all'IGBT. Il LED1 segnala il funzionamento dell'alimentazione e il LED2 segnala l'errore o la modalità corrente.
Il LED si accende quando l'alimentatore ha smesso di funzionare in modalità tensione. Quando è in modalità tensione, il pin 1 di IO1 è impostato su 2,5 V, altrimenti di solito ha 6 V. La luce LED è un'opzione e puoi escluderla durante la realizzazione.
Come realizzare il trasformatore dell'induttore
Induttanza: Per il trasformatore di potenza TR1, il rapporto di trasformazione è di circa 3: 2 e 4: 3 in primario e secondario. C'è anche un traferro nel nucleo di ferrite che è a forma di EE.
Se stai cercando di avvolgere tutto da solo, usa un'anima come è in un inverter che dovrebbe essere di circa 6,4 cm2.
Il primario è di 20 spire con 20 fili, ciascuno con un diametro compreso tra 0,5 mm e 0,6 mm. Anche il secondario da 14 spire con 28 diametri ha la stessa misura del primario. Inoltre, è anche possibile realizzare avvolgimenti di nastri di rame.
È importante notare che l'applicazione di un unico filo spesso non è un'idea possibile a causa dell'effetto pelle.
Ora poiché l'avvolgimento non è richiesto, è possibile avvolgere prima quello primario seguito dal secondario. Il trasformatore del gate driver di andata Tr2 possiede tre avvolgimenti con 16 giri ciascuno.
È utilizzando tre fili di campana isolati intrecciati che tutti gli avvolgimenti devono essere feriti contemporaneamente, lasciando qualsiasi traferro sulla ferita del nucleo di ferrite.
Quindi, prendere l'alimentazione principale dall'alimentatore AT o ATX di un computer con la sezione centrale di circa 80-120 mm2. L'attuale trasformatore Tr3 è da 1 a 68 giri su anello di ferrite e il numero di giri o la dimensione non è critico qui.
Tuttavia, è necessario seguire il processo per orientare l'avvolgimento dei trasformatori. Inoltre è necessario utilizzare un filtro EMI a doppia bobina.
La bobina di uscita L1 ha due induttori paralleli da 54uH su anelli di polvere di ferro. L'induttanza totale è infine 27uH e le bobine sono avvolte da due fili di rame magnetici di 1,7 mm di diametro, il che rende la sezione trasversale L1 totale di ca. 9 mm2.
La bobina di uscita L1 è attaccata a un ramo negativo che non produce tensione RF nel catodo del diodo. Ciò facilita il montaggio dello stesso nel dissipatore di calore senza alcun isolamento.
Selezione delle specifiche IGBT
La potenza di ingresso massima dell'alimentatore commutato è di circa 2600 W e l'efficienza risultante è superiore al 90%. Nell'alimentatore switching, è possibile utilizzare il tipo IGBT STGW30NC60W oppure è possibile utilizzare anche altre varianti come STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W o IRG4PC40W.
È inoltre possibile utilizzare un diodo di uscita veloce con una corrente nominale adeguata. Nella peggiore delle ipotesi, il diodo superiore riceve una corrente media di 20A mentre il diodo inferiore in una situazione simile riceve 40A. Quindi è meglio usare la semicorrente del diodo superiore rispetto a quella inferiore.
Per il diodo superiore, è possibile utilizzare HFA50PA60C, STTH6010W o DSEI60-06A altri due DSEI30-06A e HFA25PB60. Per il diodo inferiore o inferiore è possibile utilizzare due HFA50PA60C, STTH6010W o DSEI60-06A altri quattro DSEI30-06A e HFA25PB60.
È importante che il diodo del dissipatore di calore perda 60 W (circa) e che la perdita in IGBT possa arrivare a 50 W. Tuttavia, è abbastanza difficile accertare la perdita di D7 poiché dipende dalla proprietà Tr1.
Inoltre, la perdita del ponte può rappresentare 25W. L'interruttore S1 consente l'arresto in modalità standby principalmente a causa della frequente commutazione di rete che potrebbe non essere corretta, in particolare quando lo si utilizza per il laboratorio. Nello stato di standby, il consumo è di circa 1 W e S1 può essere saltato.
Se stai cercando di costruire una fonte di alimentazione a tensione fissa, è anche fattibile ma per lo stesso è meglio applicare il rapporto di trasformazione di Tr1 per la massima efficienza, ad esempio, nell'uso primario 20 giri e nell'uso secondario 1 giro per 3,5 V - 4 V.
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