Amantes de las glándulas: bienvenidos bajo el gato.
Requisitos de TK
- Alimentación de una red trifásica en caso de rotura / desaparición de una o dos fases
- Voltaje de fase 230V ± 20%
- No se requiere corrección del factor de potencia
- Potencia de salida 10W
- Voltaje de salida 15 V
Calculemos en qué rango de voltajes rectificados de entrada se derraman estos requisitos. El límite inferior es una ruptura en dos fases, el voltaje de fase es 184 V. Obtenemos la amplitud del voltaje rectificado 259 V. De este valor, debe restar la caída en las capacidades de entrada. Deje que este valor sea, digamos, 59 V (asegúrese de verificarlo más adelante en la placa), obtenemos 200 V CC, este es el voltaje de entrada mínimo.
Límite superior. Todas las fases están presentes, el voltaje de fase es 276V. Obtenemos 276 * √2 * √3 = 674V.
Sección de potencia
Con una potencia de 10 W, la elección de la topología es obvia: un convertidor flyback. En términos de elegir un transistor de potencia, las opciones son posibles:
- Interruptor de alto voltaje. Elegimos un transistor para 800 - 1000 V.
- Inclusión de código de cascada. Conexión en serie de dos transistores a menor voltaje. El principio general de este enfoque se describe en el artículo . Hay diseños de referencia como los de Texas y este de Infineon.
Retroalimentación, método de estabilización
Se pueden distinguir las siguientes opciones:
- "Clásico" con retroalimentación a través de un optoacoplador. Un esquema comprensible y generalizado, no requiere comentarios adicionales.
- Estabilización de bobinado de potencia. En esta versión, el voltaje en el devanado de alimentación del controlador PWM se estabiliza. En este caso, la tensión en el devanado de salida es más o menos estable. En esta realización, la calidad de la estabilización depende del coeficiente de acoplamiento entre los devanados.
- Regulador del lado primario (PSR). Una tecnología relativamente nueva que le permite lograr la formación de una característica rectangular de la fuente de alimentación (CV / CC). Esto se hace solo desde el lado primario (no se requiere el optoacoplador). Los diferentes fabricantes tienen diferentes variaciones, pero el principio general se basa en muestrear el voltaje del devanado de potencia auxiliar (para garantizar la estabilización del voltaje), así como la corriente clave (para garantizar la estabilización de la corriente). Otra característica es que a menudo es un modulador PFM en lugar de PWM.
Decidí elegir las soluciones clásicas: tomar un transistor de 800-900V y hacer retroalimentación a través de un optoacoplador.
Cálculo del transformador
Por cierto, debe tenerse en cuenta que en el convertidor flyback esto no es un transformador, sino un estrangulador de dos devanados. Escribo por si acaso, para informar a los lectores perfeccionistas que soy consciente y evitar que se
En mi práctica como desarrollador de electrónica de potencia, utilizo varios métodos de cálculo y, a menudo, una combinación de ellos. En este caso, utilizo un método simple y rápido: el cálculo mediante la utilidad flyback ("el programa del Viejo") con la posterior verificación en el modelo.
El cálculo se ve así:
Algunas notas y recomendaciones para el cálculo:
- (DCM), (CCM) . – , ;
- ;
- , . , 300-400 . , ;
- 0,5 – ;
- R DSon : tomamos el valor nominal del DS y lo multiplicamos por 1.3-1.5 (aumento en la resistencia del canal debido a la temperatura);
- La densidad de corriente en los devanados se puede tomar dentro de un rango bastante amplio. Desde 5-8 A / mm2 (con convección natural) y hasta 15-20 A / mm2 (enfriamiento forzado de la fuente de alimentación o el uso de un radiador para el transformador).
Quiero advertir a los desarrolladores novatos, la utilidad no calculará todo por usted, es solo una herramienta que también necesita saber cómo usar. Para ilustrar, daré algunos ejemplos de cálculos fallidos.
El voltaje reflejado está configurado demasiado bajo, por lo que el ciclo de trabajo es demasiado bajo:
Se establece una potencia demasiado alta para un tamaño dado del núcleo, en consecuencia, el espacio es demasiado grande: el transformador se calentará debido al pandeo del campo en el espacio y la inductancia de fuga también aumentará:
Simulación de la sección de potencia
Quiero señalar de inmediato que este es un "modelo ideal", es decir, un modelo sin tener en cuenta los parámetros parásitos. El campo de aplicación de este modelo es bastante estrecho: no puede mirarlo en el drenaje del drenaje de la inductancia de fuga, el sonido del diodo de salida y otras cosas similares. Para qué puede utilizar este modelo:
- Verificar el cálculo del transformador en términos del ciclo de trabajo;
- Cálculo de las corrientes media y efectiva a través del transistor y diodo de salida;
- Cálculo de la corriente efectiva del condensador de salida;
- Cálculo de la corriente efectiva del condensador de entrada (debe modificar el modelo agregando un rectificador y una fuente de voltaje CA a la entrada).
El modelo está disponible aquí . Diagrama de modelo:
No hay retroalimentación de voltaje, por lo tanto, para asegurar el valor exacto del voltaje de salida, se debe seleccionar el ciclo de trabajo del pulso. Esto se hace en base a los valores obtenidos al calcular el transformador. Con un voltaje de entrada de 675V, se obtiene un ciclo de trabajo de 0.103, que corresponde a un ancho de pulso de 1030 ns. En el modelo, obtuve un valor de 886 ns; muy cerca, podemos suponer que acertamos.
Parámetros de la fuente V2:
Se puede ver que el modelo no usa el número de vueltas, sino la inductancia de los devanados del transformador. ¿Cómo determinar la inductancia del devanado secundario, porque su "programa del viejo" no calcula? Calcule por cualquier método de acuerdo con los parámetros conocidos de la sección del núcleo, el espacio y el número de vueltas. Para un cálculo rápido, recomiendo usar una utilidad muy útil. Herramienta de diseño magnético de TDK / Epcos. Hay una versión en línea y una versión de escritorio. Yo uso tradicionalmente el de escritorio, porque cuando comencé a usarlo, todavía no había una versión en línea.
Quizás cuando tenga tiempo escribiré una descripción detallada de todas las capacidades de esta herramienta, pero por ahora, una pequeña guía sobre cómo calcular la inductancia del devanado:
- Core calculations;
- Core , Material ;
- Al value;
- s – , ;
- Calculate, Al L-Al;
- N ;
- Calculate L .
Al calcular los parámetros para núcleos en forma de E, se utiliza la región Al - Espacio de aire con flujo de franjas (núcleos E) , para todas las demás formas de núcleos se calcula en Al - Espacio de aire sin flujo de franjas .
Circuito de suministro de energía
Como dije, el esquema es bastante clásico. Hay un punto que vale la pena señalar: el voltaje de entrada es bastante alto, por lo que el condensador de entrada consta de dos conectados en serie. En este caso, es imperativo utilizar resistencias igualadoras R4… R7.
En cuanto a la placa de circuito impreso, tampoco nada especial, el proyecto no es complicado. Sin embargo, para productos con un voltaje tan (bastante alto), se debe prestar especial atención a los espacios libres. No establecí huecos muy grandes, ya que planeaba llenar con un compuesto.
Depurar una fuente de alimentación
La depuración es el proceso por el cual la placa se convierte en esto:
Por supuesto, esto es una broma y no siempre sucede (generalmente peor), sin embargo, iniciar y depurar una fuente de alimentación es un tema muy entretenido.
Una pequeña lista de verificación que debe realizarse durante la depuración y las pruebas preliminares. Si hablamos de parámetros críticos que pueden conducir a una violación del funcionamiento normal, entonces debe verificar:
- Frecuencia de trabajo;
- Voltaje en la entrada cuando se aplica energía en un salto (en presencia de estranguladores en la entrada, puede haber un proceso resonante y un exceso de voltaje sobre el suministrado);
- El voltaje en el drenaje del interruptor de encendido al voltaje de entrada máximo;
- El voltaje en el drenaje del interruptor de alimentación al voltaje de entrada máximo y cortocircuito en la salida;
- ;
- 8 ( – , , );
- ;
- -;
- ;
- ;
- . , – . .
Si olvidé algo, escriba en los comentarios, tal vez con la ayuda de la inteligencia colectiva compilemos una lista más detallada de pruebas críticas.
Conclusión
No tenía el objetivo de describir todo el proceso de desarrollo en su totalidad; mostré solo algunos puntos. Si tiene alguna pregunta sobre este desarrollo, pregunte en los comentarios, ¡estaré encantado de responder!
El poder es genial, ocúpate de él.