Das einstellbare Schaltnetzteil mit hoher Leistung ist perfekt für Laborarbeiten geeignet. Die zum Entwerfen des Systems verwendete Topologie ist das Umschalten der Topologie - halbgesteuerte Brücke.
Geschrieben und eingereicht von: Dhrubajyoti Biswas
Verwenden des IC UC3845 als Hauptcontroller
Die Schaltversorgung wird mit IGBT-Sendern gespeist und von der UC3845-Schaltung weiter gesteuert.
Die Netzspannung fließt direkt durch das EMV-Filter, das am C4-Kondensator weiter geprüft und gefiltert wird.
Da die Kapazität hoch ist (50 Ampere), erfolgt der Zufluss im Begrenzungskreis mit Re1-Schalter und auch auf R2.
Die Relaisspule und der Lüfter, die aus dem AT- oder ATX-Netzteil entnommen wurden, werden mit 12 V versorgt. Die Stromversorgung erfolgt über den Widerstand über eine 17-V-Hilfsversorgung.
Es ist ideal, R1 so zu wählen, dass die Spannung am Lüfter und an der Relaisspule auf 12 V begrenzt ist. Die Hilfsversorgung verwendet dagegen die TNY267-Schaltung und R27 erleichtert den Schutz der Hilfsenergie vor Unterspannung.
Die Stromversorgung wird nicht eingeschaltet, wenn der Strom weniger als 230 V beträgt. Die UC3845-Steuerschaltung ergibt ein Tastverhältnis von 47% (max.) Bei einer Ausgangsfrequenz von 50 kHz.
Die Schaltung wird mit Hilfe der Zenerdiode weiter mit Strom versorgt, was tatsächlich dazu beiträgt, die Versorgungsspannung zu reduzieren und sogar die UVLO-Schwelle von unteren 7,9 V und oberen 8,5 V auf 13,5 V bzw. 14,1 V zu verschieben.
Die Quelle leitet die Stromversorgung ein und beginnt mit der Arbeit an 14,1 V. Es geht nie unter 13,5 V und hilft außerdem, IGBT vor Entsättigung zu schützen. Der ursprüngliche Schwellenwert von UC3845 sollte jedoch so niedrig wie möglich eingestellt werden.
Die MOSFET-T2-Schaltungssteuerung, die dazu beiträgt, dass der Tr2-Transformator funktioniert, bietet einen schwebenden Antrieb und eine galvanische Trennung für den oberen IGBT.
Durch die Formschaltungen von T3 und T4 hilft es, T5 und T6 von IGBT anzusteuern, und der Schalter richtet die Netzspannung zum Leistungstransformator Tr1 weiter gleich.
Wenn der Ausgang gleichgerichtet ist und einen Durchschnitt erreicht, wird er durch die L1-Spule und die C17-Kondensatoren geglättet. Die Spannungsrückkopplung wird weiter vom Ausgang an Pin 2 und IO1 angeschlossen.
Darüber hinaus können Sie die Ausgangsspannung der Stromversorgung auch mit dem Potentiometer P1 einstellen. Eine galvanische Trennung der Rückkopplung ist nicht erforderlich.
Dies liegt daran, dass der Steuerkreis dieses einstellbaren SMPS mit dem sekundären SMPS verbunden ist und keine Verbindung zum Netzwerk hinterlässt. Die Stromrückmeldung wird durch den Stromwandler TR3 direkt auf den 3-poligen IO1 geleitet und die Überstromschutzschwelle kann mit P2 eingestellt werden.
Die 12-V-Eingangsversorgung kann von einem ATX-Netzteil bezogen werden
Das Controller Stage Schema
Die IGBT-Schaltstufe
+ U1 und -U1 können nach entsprechender Gleichrichtung und Filtration vom 220-V-Netzeingang abgeleitet werden
Verwendung eines Kühlkörpers für die Halbleiter
Denken Sie auch daran, die Dioden D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', die Transistoren T5 und T6 zusammen mit der Brücke auf den Kühlkörper zu stellen. Es ist darauf zu achten, dass die Dämpfer R22 + D8 + C14, die Kondensatoren C15 und die Dioden D7 in der Nähe des IGBT platziert werden. Die LED1 signalisiert den Betrieb der Versorgung und LED2 signalisiert den Fehler oder den aktuellen Modus.
Die LED leuchtet, wenn die Versorgung im Spannungsmodus nicht mehr funktioniert. Im Spannungsmodus ist der IO1-Pin 1 auf 2,5 V eingestellt, ansonsten hat er normalerweise 6 V. LED-Licht ist eine Option und Sie können das gleiche während der Herstellung ausschließen.
Wie man den Induktortransformator herstellt
Induktivität: Für den Leistungstransformator TR1 beträgt das Transformationsverhältnis in Primär und Sekundär etwa 3: 2 und 4: 3. Es gibt auch einen Luftspalt im Ferritkern, der EE-förmig ist.
Wenn Sie ganz alleine wickeln möchten, verwenden Sie einen Kern wie in einem Wechselrichter, der eine Größe von ca. 6,4 cm2 haben sollte.
Die Primärwicklung besteht aus 20 Windungen mit 20 Drähten mit einem Durchmesser von jeweils 0,5 mm bis 0,6 mm. Die sekundären 14 Windungen mit 28 Durchmessern haben ebenfalls das gleiche Maß wie die primären. Darüber hinaus ist es auch möglich, Wicklungen aus Kupferstreifen zu erzeugen.
Es ist wichtig zu beachten, dass das Aufbringen eines einzelnen dicken Drahtes aufgrund des Hauteffekts nicht möglich ist.
Da die Wicklung nicht erforderlich ist, können Sie zuerst die primäre und dann die sekundäre Wicklung aufwickeln. Der Forward-Gate-Treibertransformator Tr2 besitzt drei Wicklungen mit jeweils 16 Windungen.
Durch die Verwendung von drei verdrillten isolierten Glockendrähten müssen alle Wicklungen auf einmal gewickelt werden, wobei ein Luftspalt an der Wunde des Ferritkerns verbleibt.
Nehmen Sie als Nächstes das Hauptnetzteil vom AT- oder ATX-Netzteil eines Computers mit einem Kernabschnitt von etwa 80 bis 120 mm2. Der aktuelle Tr3-Transformator hat einen Ferritring mit 1 bis 68 Umdrehungen, und die Anzahl der Umdrehungen oder die Größe sind hier nicht kritisch.
Es muss jedoch der Prozess zum Ausrichten der Wicklung von Transformatoren befolgt werden. Außerdem müssen Sie einen Doppel-Choke-EMI-Filter verwenden.
Die Ausgangsspule L1 hat zwei parallele Induktivitäten von 54 uH an Eisenpulverringen. Die Gesamtinduktivität beträgt schließlich 27 uH und die Spulen werden von zwei magnetischen Kupferdrähten mit einem Durchmesser von 1,7 mm umwickelt, wodurch sich der Gesamtquerschnitt von L1 auf ca. 9 mm2.
Die Ausgangsspule L1 ist an einen negativen Zweig angeschlossen, der keine HF-Spannung in der Kathode der Diode ergibt. Dies erleichtert die Montage desselben im Kühlkörper ohne Isolierung.
Auswahl der IGBT-Spezifikationen
Die maximale Eingangsleistung des geschalteten Netzteils liegt bei 2600 W und der resultierende Wirkungsgrad liegt über 90%. Beim Schalten der Stromversorgung können Sie den IGBT-Typ STGW30NC60W oder andere Varianten wie STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W oder IRG4PC40W verwenden.
Sie können auch eine schnelle Ausgangsdiode mit ausreichender Nennstromstärke verwenden. Im schlimmsten Fall erhält die obere Diode einen durchschnittlichen Strom von 20 A, während die untere Diode in einer ähnlichen Situation 40 A erhält. Daher ist es besser, den Halbstrom der oberen Diode als den unteren zu verwenden.
Für die obere Diode können Sie entweder HFA50PA60C, STTH6010W oder DSEI60-06A verwenden, andernfalls zwei DSEI30-06A und HFA25PB60. Für die untere oder untere Diode können Sie zwei HFA50PA60C, STTH6010W oder DSEI60-06A verwenden, ansonsten vier DSEI30-06A und HFA25PB60.
Es ist wichtig, dass die Diode des Kühlkörpers ca. 60 W verliert und der IGBT-Verlust 50 W beträgt. Es ist jedoch ziemlich schwierig, den Verlust von D7 festzustellen, da er von der Tr1-Eigenschaft abhängt.
Darüber hinaus kann der Brückenverlust 25 W betragen. Der S1-Schalter ermöglicht das Herunterfahren im Standby-Modus, hauptsächlich weil die häufige Netzumschaltung möglicherweise nicht ordnungsgemäß ist, insbesondere wenn er für Laborzwecke verwendet wird. Im Standby-Zustand liegt der Verbrauch bei etwa 1 W und S1 kann übersprungen werden.
Wenn Sie eine Versorgungsquelle mit fester Spannung bauen möchten, ist dies ebenfalls möglich, aber für dasselbe ist es besser, das Transformatorverhältnis von Tr1 für einen maximalen Wirkungsgrad anzuwenden, z. B. bei der primären Verwendung 20 Windungen und bei der sekundären Verwendung 1 Windung für 3,5 V - 4 V.
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