Bezpłatna biblioteka techniczna ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Uniwersalne urządzenie do testowania SMPS. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze Podczas opracowywania i testowania zasilaczy impulsowych radioamatorzy często spotykają się z sytuacją, w której pozornie poprawnie zmontowany zasilacz „odmawia” pracy. Wystarczy omyłkowo zmienić polaryzację co najmniej jednej z kilku diod prostowniczych na wyjściu urządzenia lub zakłócić fazowanie dowolnego uzwojenia transformatora, a konsekwencje mogą być najbardziej nieprzewidywalne, aż do uszkodzenia bardzo drogich sterowników PWM i przełączania tranzystory. Uniwersalny tester, który zostanie omówiony w tym artykule, pomoże zapobiec tak nieprzyjemnemu zjawisku. Należy zwrócić uwagę na fakt, że podczas testu SMPS stosowane są dwa niezależne zasilacze. Jeden z nich, niskoprądowy (Imax = 0,2 A), o napięciu wyjściowym 10...15 V, po dodatkowej stabilizacji mikroukładem DA1 na poziomie 8 V, zasila obwody sterujące, sygnalizacyjne i zabezpieczające urządzenie. Drugi, wysokoprądowy (Imax=5A), jest źródłem napięcia probierczego dla badanych elementów. W tym celu wygodnie jest użyć standardowego prostownika sieciowego SMPS. Dlatego chociaż transformator T1 i transoptor U1 w urządzeniu zapewniają izolację galwaniczną między tymi źródłami, podczas testu, aby uniknąć porażenia prądem, należy pamiętać, że obwód podłączony do tranzystora VT2 i rezystora R9 znajduje się pod napięciem sieciowym. Jeśli amplituda napięcia impulsów piłokształtnych na rezystorze R9 przekroczy pewną wartość progową, przy której dioda elektroluminescencyjna transoptora U1 będzie wystarczająca do otwarcia jego fototranzystora, sygnał przeciążenia z kolektora tego ostatniego uniemożliwi przejście impulsów z generatora. Mały kondensator C3 podłączony równolegle do sekcji kolektor-emiter fototranzystora zwiększa odporność urządzenia na zakłócenia. W opisywanym testerze zastosowano tranzystor przełączający IRFBC40, w którym maksymalny prąd drenu wynosi 6,2 A, a napięcie dren-źródło 600 V. Progowy poziom prądu wynosi 5 A, a napięcie odpowiedzi zabezpieczenia wyniesie 0,33 Ohm x 5 A = 1,65, 9 V. Moc rozpraszana przez czujnik prądu (R1) przy cyklu pracy impulsów D - 1,65 musi wynosić co najmniej (2) 0,33 / 8,25 - 0,2 W. Gdy urządzenie jest używane do oceny nośności zasilacza impulsowego (D=8,25), moc podłogowa musi wynosić co najmniej 0,2x1,65 = 1,65 W. Jeśli tester ma służyć tylko do testowania elementów indukcyjnych SMPS, tak jak w naszym przypadku, biorąc pod uwagę piłokształtny kształt impulsów prądowych, moc rezystora powinna wynosić co najmniej 0,5x0,825 = XNUMX W . Oczywiście importowany tranzystor można zastąpić domowym KP707V2 lub podobnym, ale dla nich parametry czujnika prądu będą musiały zostać ponownie obliczone zgodnie z powyższymi stosunkami i wzięte pod uwagę podczas konfigurowania urządzenia. Rozważ pracę obwodów ochronnych na elementach DD2.1 i DD2.2. Obwód R8C2 jest podłączony do górnego wejścia przerzutnika RS (pin 3 DD2), którego stała czasowa wynosi 8,2 ms. Zapewnia opóźnienie czasowe pojawienia się wysokiego poziomu na wejściu, które jest niezbędne do zresetowania wyzwalacza węzła zabezpieczającego. Cecha ta jest przedstawiona na ryc. 2 obecność odstępu czasu tmin pomiędzy włączeniem urządzenia a rozpoczęciem testu SMPS. W praktyce nakłada to ograniczenia na kolejność załączania dwóch wymienionych niezależnych źródeł zasilania: najpierw należy włączyć niskoprądowe, potem wysokoprądowe i wyłączać w odwrotnej kolejności, najpierw wysokoprądowe, potem niskoprądowe. aktualny. Przestrzeganie tej zasady zapobiegnie uszkodzeniu tranzystora przełączającego VT2 przez pierwszy impuls w momencie włączenia urządzenia. Dodatkowo zalecam, aby przy pierwszym uruchomieniu zasilacza nie podawać pełnego napięcia sieciowego, tylko stopniowo je zwiększać, np. za pomocą laboratoryjnego autotransformatora. W przypadku przeciążenia tranzystora przełączającego przerzutnik RS przełącza się w stan zerowy. Na zaciskach 1, 13 elementów DD1.3 i DD1.4 stan wysoki zostaje zastąpiony stanem niskim, a dalszy przepływ impulsów zostaje zablokowany. Przełączany przerzutnik RS wyłącza diodę HL2 „Check” i włącza diodę HL1 „Overload”. Generator na elementach DD2.3 i DD2.4 generuje ostrzegawczy sygnał dźwiękowy. Po wyłączeniu zasilania i wyeliminowaniu przeciążenia, po chwili koniecznej do rozładowania kondensatorów C1 i C2, urządzenie jest gotowe do ponownego włączenia. Zastosowanie urządzenia do szacowania prądu nasycenia cewki stosowanej w filtrze wyjściowym SMPS ma swoją własną charakterystykę. Rozważmy je bardziej szczegółowo. Na ryc. 3 przedstawia schemat podłączenia testera w tym przypadku. Zasilacz (PSU) jest wysokoprądowy: jego maksymalny prąd musi przekraczać wybraną dla obwodów zabezpieczających urządzenia wartość progową 5 A. Dioda VD1 jest połączona równolegle z badanym dławikiem. Tutaj dopuszczalne jest użycie KD212A lub podobnego. Częstotliwość przełączania może być bardzo duża, zwłaszcza w przypadku dławików o indukcyjności setek lub tysięcy mikrohenriów. Dlatego na czas pomiaru parametrów wzbudnika może być konieczne znaczne zmniejszenie częstotliwości pracy przy stałym (lub regulowanym) czasie trwania impulsu. Wydajność można również zwiększyć, wprowadzając diodę Zenera VD2 o napięciu roboczym nieco wyższym niż pomiarowe. Pożądane jest również, aby napięcie na wyjściu zasilacza było regulowane. Oscyloskop jest połączony równolegle z rezystorem R9 testera. Możliwe warianty A i B obserwowanych wykresów spadku napięcia na czujniku prądu Ur9, a także napięcia U3- i na bramce tranzystora przełączającego pokazano na rys. 4. Jak wiadomo, napięcie U przyłożone do cewki indukcyjnej powoduje liniowy wzrost prądu D1 w niej. Ta zależność jest matematycznie wyrażona równaniem AI \u1d (U / L) Δt lub innymi słowy, napięcie 1 V przyłożone do dławika o indukcyjności 1 Gn spowoduje w nim wzrost prądu o 1 A po 10 s. Jeśli licznik i mianownik ułamka po prawej stronie pomnożymy równości przez współczynnik 6-1, otrzymamy ważną konsekwencję: aby określić zmianę prądu DXNUMX w amperach, indukcyjność w mikrohenrach można zastąpić wzór i czas w mikrosekundach, który wykorzystamy w pomiarach. Załóżmy, że na wyjściu zasilacza ustawione jest napięcie U = 20 V, a przy pewnym dobranym induktorze przebieg napięcia UR9 przyjmuje postać A (rys. 4). Oszacujmy właściwości przepustnicy. Oczywiste jest, że szczytowa wartość prądu I = U / R = 0,4 / 0,33 - 1,2 A, i możemy stwierdzić, że oszacowany induktor będzie dość wydajny przy filtrowaniu prądu do 1,2 A. Ponadto przy użyciu testera , możesz ocenić indukcyjność cewki indukcyjnej, dla której musisz użyć stosunku L = (U / AI) At. Podstawiając odpowiednie wartości, otrzymujemy L = (20/1,2)2 - 33 μH. Oczywiście na dokładność oznaczenia wpływa wiele wskaźników: tolerancja wartości rezystora mierzącego prąd, błąd pomiaru napięcia i przedziału czasu za pomocą oscyloskopu, działanie ograniczające prąd w obwodzie pomiarowym ze względu na aktywny rezystancja cewki indukcyjnej i rezystora R9 oraz niektóre inne czynniki. Ale według najbardziej przybliżonych szacunków całkowity błąd pomiaru indukcyjności cewki indukcyjnej tą metodą nie przekroczy 20%. Taka dokładność jest wystarczająca do oceny właściwości filtrujących cewki indukcyjnej jako części filtra wyjściowego SMPS. Teraz, bez zmiany cewki indukcyjnej, zwiększamy napięcie na wyjściu zasilacza do 40 V i jednocześnie otrzymujemy opcję B schematu pokazanego na ryc. 4. Istotne jest, aby wartość szczytowa napięcia UR9 nie przekroczyła progu ustawionego dla obwodów zabezpieczających, w przeciwnym razie pomiary nie będą możliwe. Jak widać na rysunku, warunek ten jest spełniony. Obliczenia podobne do poprzednich pozwalają wyciągnąć następujące wnioski:
Niewielka rozbieżność między wynikami wskazuje na zwiększony błąd pomiaru, co wiąże się z trudnościami w wyznaczeniu punktu przegięcia na krzywej B. Zwykle używa się do tego szablonu wykonanego z papieru, nanoszonego na obraz krzywej na ekranie oscyloskopu, jak pokazano linią C na ryc. 4. Dlatego w trakcie pomiarów wskazane jest obniżenie napięcia na wyjściu zasilacza do wartości, przy której wykres przyjmuje postać ściśle liniową, zbliżoną do linii A i otrzymane wyniki wykorzystać do oceny indukcyjności wzbudnika i w nim prąd nasycenia. Zwiększenie prawdopodobieństwa nasycenia cewki indukcyjnej przy niskim prądzie wiąże się z zastosowaniem zamkniętych obwodów magnetycznych wykonanych z materiału o wysokiej przenikalności magnetycznej (ponad 200). Aby uniknąć nasycenia, należy zastosować pierścienie wykonane z magnetodielektryka na bazie alsiferu lub stopów molibdenowo-permalojowych lub wprowadzić szczelinę niemagnetyczną. Porównując rdzenie ferrytowe pierścieniowe, Ř i zbrojone, należy uznać, że dwa ostatnie są bardziej zaawansowane technologicznie pod względem tworzenia szczeliny niemagnetycznej, choć możliwe jest wykorzystanie segmentów prętów ferrytowych stosowanych w radioodbiornikach do anteny magnetyczne jako słabo nasycone rdzenie magnetyczne (im mniejsza przenikalność magnetyczna, tym lepiej). I ostatnia opcja wykorzystania urządzenia podczas testowania SMPS jest jako regulowany ekwiwalent obciążenia, a obciążenie jest pulsacyjne, co jest szczególnie ważne w przypadku zasilaczy stosowanych w ramach UMZCH. Szczyt, maksimum, średnia, muzyczna, termiczna i szereg innych terminów charakteryzujących moc pochodzącą z działań impulsowych nie na próżno wymyślili specjaliści do oceny tej klasy urządzeń radiowych. Oczywiście w takim przypadku należy przebudować generator w testerze na zakres częstotliwości audio i zapewnić regulację współczynnika wypełnienia impulsów przełączających, zgodnie z zaleceniami zawartymi na początku artykułu. Podczas pomiaru należy zwrócić uwagę na warunki termiczne układu DA1 i tranzystora VT1. Możliwe, że gdy współczynnik wypełnienia impulsów będzie bliski 1, konieczna będzie ich wymiana na mocniejsze elementy. W zależności od mocy wyjściowej i napięcia wyjściowego SMPS będziesz potrzebować kilku rezystorów o rezystancji jednostek lub kilkudziesięciu omów z rozpraszaniem mocy 30 ... 50 W. W przypadku ich braku dopuszczalne jest stosowanie jako równoważnika obciążenia lamp samochodowych o napięciu roboczym 12 V, a wśród nich łatwo wybrać próbki zaprojektowane na prąd znamionowy od ułamków do kilkudziesięciu amperów. Jeśli maksymalne rozproszenie mocy przy prądzie przez tranzystor przełączający 5 A nie wystarcza do pełnego obciążenia SMPS, wysokonapięciowy tranzystor polowy IRFBC40 można zastąpić niskonapięciowym, na przykład IRFZ48N, który ma maksymalny prąd stały (przeciętny) 45 A i prąd impulsowy do 210 A. Schemat połączeń przy zastosowaniu urządzenia jako regulowanego ekwiwalentu obciążenia impulsowego pokazano na rys. 5. Amperomierz zawarty w obwodzie pomiarowym wskaże średnią wartość prądu. Jeśli odczyty amperomierza zostaną podzielone przez cykl pracy impulsów, otrzymamy wartość amplitudy (szczytu) prądu w obwodzie obciążenia. Kiedy cykl pracy impulsu jest bliski 1, obciążenie SMPS jest maksymalne. Tranzystor przełączający VT2 w testerze należy zainstalować na radiatorze o powierzchni 100...200 cm2. Zastąpimy stabilizator mikroukładu KR1157EN802A zagranicznym analogiem 78L82 lub mocniejszym regulowanym krajowym KR142EN12A, KR142EN12B. Dopuszczalna jest wymiana układu K561TL1 na układ K561LA7. Zamiast KT505B można użyć dowolnego tranzystora średniej mocy o wysokiej częstotliwości o odpowiedniej strukturze. Piezoceramiczny emiter dźwięku HA1 - dowolny dostępny. Diody KD522B są wymienne na dowolne krzemowe o małej mocy, na przykład seria KD521, KD522, transoptor - dowolny z serii AOT127, AOT128. Diody LED - dowolne z wyraźnie widoczną poświatą przy prądzie około 5 mA. Kondensator C1 - dowolny tlenek o określonej pojemności, reszta - dowolna ceramika. Wszystkie rezystory - MLT, S1-4, S2-23, z wyjątkiem importowanego R9. Transformator T1 - impulsowy FIT-5. Jeśli nie można tego znaleźć, transformator jest wykonywany niezależnie. Jego rdzeń magnetyczny to dwa pierścienie ferrytowe K10x6x3 ułożone razem o przenikalności magnetycznej 1500...2000. Ostre krawędzie pierścieni zaokrągla się pilnikiem igłowym, obwód magnetyczny pokrywa się lakierem izolującym i po wyschnięciu nawija się 100 zwojów na dwa druty PELSHO 0,12. Transformator należy podłączyć z uwzględnieniem fazowania uzwojeń I i II pokazanych na rys. 1. Transformator może być również wykonany w oparciu o opancerzone obwody magnetyczne B14 lub B18. W takim przypadku uzwojenia zawierające 50 ... 70 zwojów drutu PEV-2 0,12-0,17 powinny być niezawodnie izolowane od siebie. Ustawienie urządzenia rozpoczynamy od sprawdzenia parametrów impulsów na wyjściu generatora (pin 10 DD1). W razie potrzeby koryguje się je, wybierając pojemność kondensatora C4 i rezystancję rezystorów R4 i R6. Następnie wyjście rezystora R10, które zgodnie ze schematem jest górne, jest odłączane i podłączane do dodatniego wyjścia regulowanego źródła zasilania, którego ujemne wyjście jest podłączone do wyjścia 2 transoptora U1. Stopniowo zwiększając napięcie, zarejestruj moment zaniku impulsów na wyjściach elementów DD1.3, DD1.4. Wybierając rezystor R10, brak impulsów uzyskuje się przy napięciu 1,65 ± 0,05 V, po czym połączenie zostaje przywrócone. W kolejnym etapie, wybierając rezystor R5, ustawiamy prąd diod HL1, HL2 na około 5 mA. Na koniec sprawdź polaryzację impulsów na bramce tranzystora VT2. Jeśli nie pasują do Rys. 2, zmień fazowanie jednego z uzwojeń transformatora T1. Ostatnim etapem jest kontrola działania tranzystora przełączającego VT2, dla którego urządzenie jest podłączone do prostownika sieciowego badanego SMPS zgodnie z ryc. 5. SMPS musi być wyposażony w wyłącznik napięcia sieciowego, bezpiecznik 2 A i obwód ograniczający prąd rozruchowy. Jako obciążenie stosuje się lampę oświetleniową na napięcie 220 V o mocy 60 W. Pożądane, ale nie konieczne, jest włączenie do obwodu amperomierza prądu stałego o granicy pomiaru 0,5 A. Po włączeniu prostownika sieciowego tester jest kilkakrotnie zasilany i usuwany przy napięciu zasilania 10 ... pokaże prąd około 15 A. Ostrożnie za pomocą oscyloskopu kontroluj impulsy na drenie tranzystora VT0,08. Jeśli tranzystor jest uszkodzony, lampa będzie świecić o połowę słabiej niż zwykle i nie będzie reagowała na wyłączenie zasilania urządzenia. Uszkodzony tranzystor należy wymienić, a po dodatkowej kontroli urządzenie jest gotowe do pracy. Aby rozszerzyć możliwości, urządzenie można uzupełnić o dwa przełączniki, które przełączają zestawy rezystorów R4, R6 i kondensatora C4 o różnych wartościach znamionowych, za pomocą których ustawia się kilka stałych wartości częstotliwości i współczynnika wypełnienia impulsu. Autor: S. Kosenko, Woroneż Zobacz inne artykuły Sekcja Zasilacze. Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu. Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika: Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
Inne ciekawe wiadomości: ▪ Najzimniejszy metr sześcienny we wszechświecie ▪ Seria przekaźników FTR-H3 firmy FUJITSU COMPONENTS ▪ Dobrze odżywiona kobieta staje się bardziej romantyczna ▪ Smartfon LG G Pro Lite Dual (D686) Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika
Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej: ▪ sekcja strony Aforyzmy znanych osób. Wybór artykułu ▪ artykuł Chaplygin Siergiej. Biografia naukowca ▪ artykuł Czy dzień może być dłuższy niż rok? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Dyżur w schronisku placówki oświatowej. Opis pracy ▪ artykuł Proszki do zębów. Proste przepisy i porady ▪ artykuł Automatyczna ładowarka akumulatorów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Zostaw swój komentarz do tego artykułu: Wszystkie języki tej strony Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn www.diagram.com.ua |