Самодельный импульсный блок питания — часть 3

Практические расчеты частоты импульсов источника питания

Учитывая свойства быстродействия микросхемы К1156ЕУ2, которая применяется в основном для управления вторичными цепями питания в ИБП, и работающего на частотах ограниченных значением до 1 МГц, поэтому микросхема К1156ЕУ2 в качестве контролера стала востребована в различных сегментах электронной промышленности. В случае невозможности приобретения данной микросхемы отечественного производства, есть вариант замены на зарубежные, аналогичные высокоскоростные ШИМ-контроллеры UC2825, UC3825. В выходные каскады элемента широтно-импульсной модуляции, в процессе проектирования были заложены расчеты на обеспечение стабильной работы с большой емкостной нагрузкой. Взять к примеру, затворы мощных полевых транзисторов, их коммутируют как входящий так и исходящий ток.

Самодельный импульсный блок питания — часть 4

Но все же в рамках общего образования будем разбираться со стандартным вариантом включением микросхемы К1156ЕУ2. Ведь основное предназначение этой статьи, как можно яснее дать вам общие представления и технику разработки. А уже разумность и осмысленное использование любого из вариантов схем, технические решения целиком зависит от намеченной цели, которую хотите достигнуть при использовании импульсного источника питания.

Самодельный импульсный блок питания — часть 5

Для эксперимента, значения частот переключений силовых ключей определим в пределах 65 кГц. Из-за существующей вероятности медленно-плавных смещений частоты, которая может подняться до 70 кГц. Естественно у нас есть возможность поднять частоту до уровня 100 кГц, а возможно и выше. Но здесь нужно учитывать, что большинство магнитных материалов, которые применяются в изготовлении импульсных трансформаторов, не могут выполнять свои функции на таких частотах. Да и в случае увеличения частоты, нам придется устанавливать мощные выпрямительные диоды, рассчитанные на работу на высоких частотах, а такие диоды стоят дорого, да и с приобретением есть проблемы. Так что самым оптимальным вариантом будет ограничение частоты в 60 кГц, как более приемлемой.

Самодельный импульсный блок питания — часть 6

У нас имеется исходные данные с размахом питающих напряжений 246…356 вольт (при девиации сетевого напряжения 176…255 В), мощность впределых 600 Вт, эффективная индукция магнитопровода от 0,09 до 0,2 Тл, эффективная магнитная проницаемость сердечника если использовать ферритовое кольцо марки М2500НМС1 К65х40х9 будет составлять 1850…2050. Выше по тексту дано действительное напряжение электрической сети для того, что бы сделать расчет импульсного трансформатора при помощи программы Design Tools Pulse Transformers 4.0.0. и ей похожих. Хотя, если следовать моему совету, программы лучше всего использовать сразу в комплексе. Понятно, что в некоторых из них придется указывать номиналы напряжений первичной обмотки импульсного трансформатора. Немного выше приведена схема сетевого выпрямителя для обеспечения питанием импульсного блока. Как ясно из схемы, там напряжение сети с использованием делителя проходит процесс преобразования в двуполярное с значением 154,3 вольта. Эти данные приведены относительно 220 вольтам сетевого напряжения. Естественно, при отклонении напряжения сети в пределах 180…260 вольт, в цепи первичной обмотки оно будет находится в районе не 248…356 v (такое может быть только после выпрямителя), а в пределах 123…177 v. Здесь нужно быть повнимательнее!

Самодельный импульсный блок питания — часть 7

Как видно на этом снимке, в нее вошли все имеющиеся модули, которые мы рассматривали выше.

Как дополнение было внедрена схема задержки включения питания, используя реле и гасящий резистор на схеме обозначенный R1, таким образом во входной цепи была реализована система плавного пуска питания, которая исключает возникновение пиковых бросков тока. Реле можно взять с рабочим напряжением 12 v либо 24 v, с экспериментальным подбором резистора R19. Установленный в схеме варистор RU1, предназначенный для защиты входной цепочки от слишком высоких импульсов амплитуды. Образованная цепь, состоящая из емкостей С1—С4 и дросселя L1 с двумя обмотками, выполняет функции фильтра для подавления сетевых помех и предотвращения возможного появления пульсаций высоких частот, исходящих от преобразователя. Намотка дроссель L1 осуществляется до полного заполнения окна эмаль-проводом диаметром 0,5 мм и с использованием сердечника из магнитомягкого материала альсифера с размерами Ш7х7, марки ТЧ60, ТЧК55 или из феррита типа 2000НМ. Витки обмоток дросселя выполнены с равным количеством витков. Как альтернативу этим сердечникам, можно использовать магнитопровод типа К24 х 14 х 7. Но в таком случае придется наматывать 50 витков в два провода.

Самодельный импульсный блок питания — 8

Установленный в схеме оптрон U1, служит для обеспечения гальванической развязки цепи обратной отрицательной связи. Цепочка ООС необходима для того, что бы выполнять функцию стабилизации напряжения на выходе импульсного источника питания. В момент превышения его номинального значения, резко увеличится проходящий ток через стабилитрон VD17, а так же излучающий диод оптрона. В конечном результате этого процесса откроется фототранзистор оптрона. Напряжение во входной цепи компаратора обратной отрицательной связи возрастает (это на первом выводе микросхемы). Следовательно станет меньше длительность проходящих импульсов в выходной цепи генератора. Все это должно привести к падению напряжения на выходе до степени номинального значения.