Ayarlanabilir 0-100V 50 Amp SMPS Devresi

Yüksek güçlü ayarlanabilir anahtarlama güç kaynağı, laboratuar çalışmaları için mükemmeldir. Sistemi tasarlamak için kullanılan topoloji, anahtarlama topolojisi - yarı kontrollü köprüdür.

Yazan ve Gönderen: Dhrubajyoti Biswas

IC UC3845'i Ana Denetleyici olarak kullanma

Anahtarlama kaynağı, IGBT vericilerle güçlendirilir ve ayrıca UC3845 devresi tarafından kontrol edilir.
Şebeke voltajı, daha sonra kontrol edilen ve C4 kapasitöründe filtrelenen EMC filtresinden doğrudan geçer.

Kapasite yüksek olduğundan (50 amper), Re1 anahtarı ile sınırlama devresine ve ayrıca R2'ye giriş.

AT veya ATX güç kaynağından alınan röle bobini ve fanı 12V'den beslenir. Güç, 17V yardımcı beslemeden gelen direnç üzerinden elde edilir.

Fan ve röle bobinindeki voltajın 12V ile sınırlanması için R1'in seçilmesi idealdir. Yardımcı besleme ise TNY267 devresini kullanır ve R27, yardımcı gücün düşük geriliminden korumayı kolaylaştırır.

Akım 230V'den düşükse güç açılmayacaktır. UC3845 kontrol devresi, 50 kHz çıkış frekansı ile% 47 görev döngüsüne (Maks.) Ulaşır.

Devre, besleme voltajını azaltmaya yardımcı olan ve hatta daha düşük 7.9V ve üst 8.5V'un UVLO eşiğini sırasıyla 13.5V ve 14.1V'ye kaydırmaya yardımcı olan zener diyotunun yardımıyla daha da güçlendirilir.

Kaynak gücü başlatır ve 14.1V ile çalışmaya başlar. Hiçbir zaman 13,5V'nin altına düşmez ve ayrıca IGBT'yi desatürasyondan korumaya yardımcı olur. Ancak, UC3845'in orijinal eşiği mümkün olduğu kadar düşük ayarlanmalıdır.

Tr2 transformatörünün çalıştırılmasına yardımcı olan MOSFET T2 devre kontrolleri, üst IGBT için yüzer sürücü ve galvanik izolasyon sunar.

T3 ve T4'ün şekillendirme devreleri aracılığıyla IGBT'nin T5 ve T6'sını çalıştırmaya yardımcı olur ve anahtar, hat voltajını Tr1 güç transformatörüne daha da düzeltir.

Çıkış doğrultuldukça ve ortalamaya ulaştığında, L1 bobin ve C17 kapasitörler ile düzeltilir. Gerilim geri beslemesi ayrıca çıkıştan pin 2 ve IO1'e bağlanır.

Ayrıca güç kaynağının çıkış gerilimini P1 potansiyometresi ile de ayarlayabilirsiniz. Geri beslemenin galvanik izolasyonuna gerek yoktur.

Bunun nedeni, bu ayarlanabilir SMPS'nin kontrol devresinin ikincil SMPS'ye bağlı olması ve ağ ile hiçbir bağlantı bırakmamasıdır. Akım geri beslemesi TR3 akım trafosu üzerinden 3 pin IO1'e geçer ve aşırı akım koruma eşiği P2 kullanılarak ayarlanabilir.

12V giriş kaynağı bir ATX güç kaynağından alınabilir

Denetleyici Aşama Şeması

IGBT Anahtarlama Aşaması

+ U1 ve -U1, uygun düzeltme ve filtrelemeden sonra 220V şebeke girişinden türetilebilir

Yarı İletkenler için Soğutucu Kullanımı

Ayrıca, köprü ile birlikte soğutucuya D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 'diyotları, T5 ve T6 transistörlerini yerleştirmeyi de unutmayın. R22 + D8 + C14, kapasitörler C15 ve diyotlar D7'yi IGBT'ye yakın yerleştirmek için dikkatli olunmalıdır. LED1, kaynağın çalışmasını gösterir ve LED2, hatayı veya mevcut modu gösterir.

Besleme voltaj modunda çalışmayı bıraktığında LED yanar. Voltaj modundayken, IO1 pin 1 2,5V'ye ayarlanmıştır, aksi takdirde genellikle 6V'ye sahiptir. LED ışık bir seçenektir ve yapım sırasında aynısını dışarıda bırakabilirsiniz.

İndüktör Transformatörü Nasıl Yapılır

İndüktans: TR1 güç trafosu için, dönüştürme oranı birincil ve ikincil olarak 3: 2 ve 4: 3 civarındadır. EE şekilli olan ferrit çekirdekte de hava boşluğu vardır.

Tamamen kendiniz sarmak istiyorsanız, yaklaşık 6,4 cm2 boyutunda olması gereken bir invertörde olduğu gibi bir çekirdek kullanın.

Birincil, her biri 0,5 mm ila 0,6 mm arasında çapa sahip 20 telli 20 turdur. 28 çaplı ikincil 14 dönüş de birincil ile aynı ölçüdedir. Dahası, bakır şeritlerin sargılarının oluşturulması da mümkündür.

Cilt etkisi nedeniyle tek kalın tel uygulamasının olası bir fikir olmadığına dikkat etmek önemlidir.

Artık sargı gerekli olmadığından, önce birincil olanı sonra ikincil sarabilirsiniz. Tr2 ileri kapı sürücü transformatörü, her biri 16 dönüşe sahip üç sargıya sahiptir.

Üç bükülmüş yalıtımlı çan teli kullanılarak, tüm sargıların ferrit çekirdeğin yarasında herhangi bir hava boşluğu bırakarak bir kerede sarılması gerekir.

Ardından, ana güç kaynağını yaklaşık 80 ila 120 mm2 çekirdek bölümü olan bir bilgisayarın AT veya ATX güç kaynağı ünitesinden alın. Akım Tr3 transformatörü 1 ila 68 arası ferrit halkayı açar ve burada dönüş sayısı veya boyutu kritik değildir.

Bununla birlikte, transformatörlerin sargısını yönlendirme süreci izlenmelidir. Ayrıca çift kısımlı EMI filtresi kullanmanız gerekir.

Çıkış bobini L1, demir tozu halkalarında 54uH'lik iki paralel indüktöre sahiptir. Toplam endüktans nihayet 27uH'dir ve bobinler 1.7 mm çapında iki manyetik bakır telle sarılır, bu da toplam L1 kesitini yakl. 9 mm2.

Çıkış bobini L1, diyotun katotunda RF voltajı oluşmayan bir negatif dala bağlanır. Bu, herhangi bir yalıtım olmadan soğutucuya monte edilmesini kolaylaştırır.

IGBT Özelliklerini Seçme

Anahtarlamalı güç kaynağının maksimum giriş gücü 2600W civarındadır ve sonuçta elde edilen verimlilik% 90'ın üzerindedir. Güç kaynağını değiştirirken, STGW30NC60W IGBT tipini kullanabilir veya STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W veya IRG4PC40W gibi diğer varyantları da kullanabilirsiniz.

Yeterli akım oranına sahip hızlı bir çıkış diyotu da kullanabilirsiniz. En kötü senaryoda, üst diyot ortalama 20A akım alırken benzer durumdaki alt diyot 40A alır. Bu nedenle, alt diyot yarı akımını kullanmak, alttakinden daha iyidir.

Üst diyot için HFA50PA60C, STTH6010W veya DSEI60-06A'yı, diğer iki DSEI30-06A ve HFA25PB60'ı kullanabilirsiniz. Alt veya alt diyot için iki HFA50PA60C, STTH6010W veya DSEI60-06A, diğer dört DSEI30-06A ve HFA25PB60 kullanabilirsiniz.

Isı emicinin diyotunun 60W (yaklaşık) kaybetmesi önemlidir ve IGBT'deki kayıp 50W olabilir. Ancak, Tr1 özelliğine bağlı olduğundan D7'nin kaybını tespit etmek oldukça zordur.

Dahası, köprü kaybı 25W'a kadar çıkabilir. S1 anahtarı, özellikle laboratuar için kullanıldığında, sık sık şebeke anahtarlaması uygun olmayabileceğinden, bekleme modunda kapatmayı sağlar. Bekleme durumunda, tüketim 1W civarındadır ve S1 atlanabilir.

Sabit voltajlı bir besleme kaynağı inşa etmek istiyorsanız, bu da mümkündür, ancak aynı şekilde, örneğin birincil kullanımda 20 tur ve ikincil kullanımda 1 tur maksimum verimlilik için Tr1'in transformatör oranını uygulamak daha iyidir. 3,5V - 4V.