Circuitos de alimentación por impulsos simples con regulación de tensión. Fuente de alimentación conmutada para ir2153, ir2155. Las desventajas de la tecnología de pulso incluyen

Los radioaficionados suelen utilizar fuentes de alimentación conmutadas en diseños caseros. Con dimensiones relativamente pequeñas, pueden proporcionar una gran potencia de salida. Con el uso de un circuito de impulsos, fue posible obtener una potencia de salida de varios cientos a varios miles de vatios. Además, las dimensiones del transformador de impulsos no son mayores que las de una caja de cerillas.

Fuentes de alimentación conmutadas: principio de funcionamiento y características.

La característica principal de las fuentes de alimentación pulsadas es su mayor frecuencia de funcionamiento, que es cientos de veces mayor que la frecuencia de la red de 50 Hz. A altas frecuencias con un número mínimo de vueltas en los devanados, se puede obtener alto voltaje. Por ejemplo, para obtener 12 voltios de voltaje de salida con una corriente de 1 amperio (en el caso de un transformador de red), es necesario enrollar 5 vueltas de cable con una sección transversal de aproximadamente 0,6 a 0,7 mm.

Si hablamos de un transformador de impulsos, cuyo circuito maestro funciona a una frecuencia de 65 kHz, para obtener 12 voltios con una corriente de 1 A, basta con enrollar solo 3 vueltas con un cable de 0,25 a 0,3 mm. Es por eso que muchos fabricantes de productos electrónicos utilizan una fuente de alimentación conmutada.

Sin embargo, a pesar de que estas unidades son mucho más baratas, más compactas, tienen mayor potencia y peso ligero, tienen llenado electrónico y, por lo tanto, son menos confiables en comparación con un transformador de red. Es muy sencillo demostrar su falta de fiabilidad: tome cualquier fuente de alimentación conmutada sin protección y cortocircuite los terminales de salida. En el mejor de los casos, la unidad fallará; en el peor, explotará y ningún fusible salvará la unidad.

La práctica demuestra que el fusible en una fuente de alimentación conmutada se quema al final, primero salen volando los interruptores de alimentación y el oscilador maestro, luego todas las partes del circuito una por una.

Las fuentes de alimentación conmutadas tienen una serie de protecciones tanto en la entrada como en la salida, pero no siempre salvan. Para limitar el aumento de corriente al arrancar el circuito, casi todos los SMPS con una potencia superior a 50 vatios utilizan un termistor, que se encuentra en la entrada de los circuitos.

Veamos ahora los 3 mejores circuitos de fuente de alimentación conmutada que puede ensamblar con sus propias manos.

Fuente de alimentación conmutada de bricolaje simple

Veamos cómo hacer la fuente de alimentación conmutada en miniatura más simple. Cualquier radioaficionado novato puede crear un dispositivo de acuerdo con el esquema presentado. No sólo es compacto, sino que también funciona en una amplia gama de voltajes de suministro.

Una fuente de alimentación conmutada casera tiene una potencia relativamente baja, dentro de los 2 vatios, pero es literalmente indestructible y no teme ni siquiera a los cortocircuitos a largo plazo.

Diagrama de circuito de una fuente de alimentación conmutada simple.

La fuente de alimentación es una fuente de alimentación conmutada de bajo consumo del tipo autooscilador, montada con un solo transistor. El autogenerador se alimenta desde la red a través de una resistencia limitadora de corriente R1 y un rectificador de media onda en forma de diodo VD1.

Transformador de una fuente de alimentación conmutada simple.

Un transformador de impulsos tiene tres devanados, un devanado colector o primario, un devanado base y un devanado secundario.

Un punto importante es el devanado del transformador: tanto en la placa de circuito impreso como en el diagrama se indica el comienzo de los devanados, por lo que no debería haber problemas. Tomamos prestado el número de vueltas de los devanados de un transformador para cargar teléfonos móviles, ya que el diagrama del circuito es casi el mismo, el número de devanados es el mismo.

Primero enrollamos el devanado primario, que consta de 200 vueltas, la sección transversal del cable es de 0,08 a 0,1 mm. Luego colocamos aislamiento y usamos el mismo cable para enrollar el devanado base, que contiene de 5 a 10 vueltas.

Enrollamos el devanado de salida en la parte superior, el número de vueltas depende del voltaje que se necesite. En promedio, resulta ser aproximadamente 1 voltio por vuelta.

Vídeo sobre cómo probar esta fuente de alimentación:

Fuente de alimentación conmutada estabilizada de bricolaje en SG3525

Veamos paso a paso cómo hacer una fuente de alimentación estabilizada utilizando el chip SG3525. Hablemos inmediatamente de las ventajas de este esquema. Lo primero y más importante es la estabilización del voltaje de salida. También hay arranque suave, protección contra cortocircuitos y autorregistro.

Primero, veamos el diagrama del dispositivo.

Los principiantes prestarán atención inmediatamente a 2 transformadores. En el circuito, uno de ellos es de potencia y el segundo es de aislamiento galvánico.

No creas que esto hará que el esquema sea más complicado. Al contrario, todo se vuelve más sencillo, más seguro y más barato. Por ejemplo, si instala un controlador en la salida de un microcircuito, entonces necesitará un arnés.

Miremos más allá. Este circuito implementa microarranque y autoalimentación.

Esta es una solución muy productiva, elimina la necesidad de una fuente de alimentación de reserva. De hecho, hacer una fuente de alimentación para una fuente de alimentación no es una muy buena idea, pero esta solución es simplemente ideal.

Todo funciona de la siguiente manera: el capacitor se carga a partir de un voltaje constante y cuando su voltaje excede un nivel determinado, este bloque se abre y descarga el capacitor al circuito.

Su energía es suficiente para iniciar el microcircuito y, tan pronto como se inicia, el voltaje del devanado secundario comienza a alimentar el microcircuito. También necesitas agregar esta resistencia de salida al microarranque; sirve como carga.

Sin esta resistencia la unidad no arrancará. Esta resistencia es diferente para cada voltaje y debe calcularse en base a consideraciones tales que a la tensión nominal de salida se disipa sobre ella 1 W de potencia.

Calculamos la resistencia de la resistencia:

R = U al cuadrado/P
R = 24 al cuadrado/1
R = 576/1 = 560 ohmios.

También hay un comienzo suave en el diagrama. Se implementa utilizando este condensador.

Y protección actual, que en caso de cortocircuito comenzará a reducir el ancho del PWM.

La frecuencia de esta fuente de alimentación se cambia utilizando esta resistencia y conector.

Ahora hablemos de lo más importante: estabilizar el voltaje de salida. Estos elementos son los responsables de ello:

Como puede ver, aquí se instalan 2 diodos Zener. Con su ayuda puedes obtener cualquier voltaje de salida.

Cálculo de estabilización de voltaje:

U fuera = 2 + U puñalada1 + U puñalada2
Salida U = 2 + 11 + 11 = 24V
Posible error +- 0,5 V.

Para que la estabilización funcione correctamente, necesita una reserva de voltaje en el transformador; de lo contrario, cuando el voltaje de entrada disminuye, el microcircuito simplemente no podrá producir el voltaje requerido. Por lo tanto, al calcular un transformador, debe hacer clic en este botón y el programa automáticamente le agregará voltaje en el devanado secundario como reserva.

Ahora podemos pasar a mirar la placa de circuito impreso. Como puedes ver, aquí todo es bastante compacto. También vemos un lugar para el transformador, es toroidal. Sin problemas se puede sustituir por uno en forma de W.

El optoacoplador y los diodos Zener están ubicados cerca del microcircuito y no en la salida.

Bueno, no había ningún lugar donde dejarlos al salir. Si no te gusta, haz tu propio diseño de PCB.

Te preguntarás, ¿por qué no aumentar la tarifa y hacer que todo sea normal? La respuesta es la siguiente: esto se hizo para que fuera más barato encargar el tablero en producción, ya que los tableros tienen más de 100 metros cuadrados. mm son mucho más caros.

Bueno, ahora es el momento de montar el circuito. Aquí todo es estándar. Soldamos sin problemas. Enrollamos el transformador y lo instalamos.

Verifique el voltaje de salida. Si está presente, ya puedes conectarlo a la red.

Primero, verifiquemos el voltaje de salida. Como puede ver, la unidad está diseñada para un voltaje de 24 V, pero resultó un poco menor debido a la extensión de los diodos Zener.

Este error no es crítico.

Ahora comprobemos lo más importante: la estabilización. Para ello, tome una lámpara de 24V con una potencia de 100W y conéctela a la carga.

Como puede ver, el voltaje no bajó y el bloque resistió sin problemas. Puedes cargarlo aún más.

Vídeo sobre esta fuente de alimentación conmutada:

Revisamos los 3 mejores circuitos de fuente de alimentación conmutados. Basado en ellos, puede ensamblar una fuente de alimentación simple, dispositivos en TL494 y SG3525. Las fotos y videos paso a paso lo ayudarán a comprender todos los problemas de instalación.

El principio de obtener energía secundaria mediante el uso de dispositivos adicionales que proporcionan energía a los circuitos se ha utilizado durante bastante tiempo en la mayoría de los aparatos eléctricos. Estos dispositivos son fuentes de alimentación. Sirven para convertir el voltaje al nivel requerido. Las fuentes de alimentación pueden ser elementos integrados o separados. Hay dos principios para convertir la electricidad. El primero se basa en el uso de transformadores analógicos y el segundo en el uso de fuentes de alimentación conmutadas. La diferencia entre estos principios es bastante grande, pero, lamentablemente, no todo el mundo la comprende. En este artículo descubriremos cómo funciona una fuente de alimentación conmutada y en qué se diferencia de una analógica. Empecemos. ¡Ir!

Las fuentes de alimentación con transformadores fueron las primeras en aparecer. Su principio de funcionamiento es que cambian la estructura de tensión mediante un transformador de potencia, que está conectado a una red de 220 V. Allí se reduce la amplitud del armónico sinusoidal, que se envía al dispositivo rectificador. Luego, la tensión se suaviza mediante un condensador conectado en paralelo, que se selecciona según la potencia permitida. La regulación de voltaje en los terminales de salida se garantiza cambiando la posición de las resistencias de recorte.

Pasemos ahora a las fuentes de alimentación por impulsos. Aparecieron un poco más tarde, sin embargo, inmediatamente ganaron una popularidad considerable debido a una serie de características positivas, a saber:

• Disponibilidad de embalaje;
• Fiabilidad;
• Posibilidad de ampliar el rango operativo para voltajes de salida.

Todos los dispositivos que incorporan el principio de alimentación por impulsos prácticamente no se diferencian entre sí.

Los elementos de una fuente de alimentación por impulsos son:

• Fuente de alimentación lineal;
• Fuente de alimentación en espera;
• Generador (ZPI, control);
• Transistor clave;
• Optoacoplador;
• Circuitos de control.

Para seleccionar una fuente de alimentación con un conjunto específico de parámetros, utilice el sitio web de ChipHunt.

Finalmente, descubramos cómo funciona una fuente de alimentación conmutada. Utiliza los principios de interacción entre los elementos del circuito inversor y es gracias a ello que se consigue una tensión estabilizada.

Primero, el rectificador recibe un voltaje normal de 220 V, luego la amplitud se suaviza mediante condensadores de filtro capacitivos. Después de esto, las sinusoides que pasan son rectificadas por el puente de diodos de salida. Luego, las sinusoides se convierten en pulsos de alta frecuencia. La conversión se puede realizar con separación galvánica de la red de alimentación de los circuitos de salida o sin dicho aislamiento.

Si la fuente de alimentación está aislada galvánicamente, las señales de alta frecuencia se envían a un transformador, que realiza el aislamiento galvánico. Para aumentar la eficiencia del transformador, se aumenta la frecuencia.

El funcionamiento de una fuente de alimentación por impulsos se basa en la interacción de tres cadenas:

• Controlador PWM (controla la conversión de modulación de ancho de pulso);
• Una cascada de interruptores de alimentación (consta de transistores que se encienden según uno de tres circuitos: puente, medio puente, con un punto medio);
• Transformador de impulsos (tiene devanados primario y secundario, que se montan alrededor del núcleo magnético).

Si la fuente de alimentación no está desacoplada, entonces no se utiliza el transformador de aislamiento de alta frecuencia y la señal se envía directamente al filtro de paso bajo.

Al comparar las fuentes de alimentación conmutadas con las analógicas, se pueden ver las ventajas obvias de las primeras. Los UPS pesan menos y su eficiencia es significativamente mayor. Tienen un rango de voltaje de suministro más amplio y protección incorporada. El coste de este tipo de fuentes de alimentación suele ser menor.

Las desventajas incluyen la presencia de interferencias de alta frecuencia y limitaciones de potencia (tanto con cargas altas como bajas).

Puede comprobar el UPS utilizando una lámpara incandescente normal. Tenga en cuenta que no debe conectar la lámpara al espacio del transistor remoto, ya que el devanado primario no está diseñado para pasar corriente continua, por lo que bajo ninguna circunstancia se debe permitir su paso.

Si la lámpara se enciende, entonces la fuente de alimentación funciona normalmente, pero si no se enciende, entonces la fuente de alimentación no funciona. Un destello breve indica que el UPS está bloqueado inmediatamente después del inicio. Un brillo muy brillante indica una falta de estabilización del voltaje de salida.

Ahora sabrás en qué se basa el principio de funcionamiento de las fuentes de alimentación conmutadas y analógicas convencionales. Cada uno de ellos tiene sus propias características estructurales y operativas que conviene comprender. También puede comprobar el rendimiento del UPS utilizando una lámpara incandescente normal. Escribe en los comentarios si este artículo te resultó útil y haz cualquier duda que tengas sobre el tema tratado.

Siempre han sido elementos importantes de cualquier dispositivo electrónico. Estos dispositivos se utilizan en amplificadores y receptores. Se considera que la función principal de las fuentes de alimentación es la de reducir la tensión máxima que proviene de la red. Los primeros modelos aparecieron sólo después de que se inventara la bobina de CA.

Además, el desarrollo de las fuentes de alimentación se vio influido por la introducción de transformadores en el circuito del dispositivo. La peculiaridad de los modelos de impulsos es que utilizan rectificadores. Así, la estabilización de tensión en la red se realiza de forma ligeramente diferente a la de los dispositivos convencionales que utilizan un convertidor.

Dispositivo de suministro de energía

Si consideramos una fuente de alimentación convencional, que se utiliza en receptores de radio, entonces consta de un transformador de frecuencia, un transistor y varios diodos. Además, el circuito contiene un estrangulador. Los condensadores se instalan con diferentes capacidades y sus parámetros pueden variar mucho. Generalmente se utilizan rectificadores del tipo condensador. Pertenecen a la categoría de alto voltaje.

Operación de bloques modernos.

Inicialmente, el voltaje se suministra al puente rectificador. En esta etapa, se activa el limitador de corriente máxima. Esto es necesario para que no se queme el fusible de la fuente de alimentación. Además, la corriente pasa a través del circuito a través de filtros especiales, donde se convierte. Se necesitan varios condensadores para cargar las resistencias. La unidad se pone en marcha sólo después de una avería del dinistor. Luego, el transistor se desbloquea en la fuente de alimentación. Esto permite reducir significativamente las autooscilaciones.

Cuando se produce la generación de voltaje, los diodos del circuito se activan. Están conectados entre sí mediante cátodos. Un potencial negativo en el sistema permite bloquear el dinistor. La puesta en marcha del rectificador se facilita después de apagar el transistor. Además, se proporcionan dos fusibles para evitar la saturación de los transistores. Funcionan en el circuito sólo después de una avería. Para iniciar la retroalimentación, se requiere un transformador. Se alimenta mediante diodos pulsados ​​en la fuente de alimentación. En la salida, la corriente alterna pasa a través de condensadores.

Características de los bloques de laboratorio.

El principio de funcionamiento de las fuentes de alimentación conmutadas de este tipo se basa en la conversión activa de corriente. Hay un puente rectificador en el circuito estándar. Para eliminar todas las interferencias, se utilizan filtros al principio y también al final del circuito. La fuente de alimentación de laboratorio pulsada tiene condensadores convencionales. La saturación de los transistores se produce gradualmente y esto tiene un efecto positivo en los diodos. Muchos modelos ofrecen ajuste de voltaje. El sistema de protección está diseñado para proteger los bloques de cortocircuitos. Los cables para ellos se suelen utilizar en una serie no modular. En este caso, la potencia del modelo puede alcanzar hasta 500 W.

Los conectores de alimentación del sistema suelen instalarse como tipo ATX 20. Para enfriar la unidad, se monta un ventilador en la carcasa. En este caso es necesario ajustar la velocidad de rotación de las palas. Una unidad de tipo laboratorio debería poder soportar la carga máxima de 23 A. Al mismo tiempo, el parámetro de resistencia se mantiene en promedio en 3 ohmios. La frecuencia máxima que tiene una fuente de alimentación de laboratorio conmutada es de 5 Hz.

¿Cómo reparar dispositivos?

Muy a menudo, las fuentes de alimentación sufren debido a fusibles fundidos. Están ubicados al lado de los condensadores. La reparación de fuentes de alimentación conmutadas debe comenzar quitando la cubierta protectora. A continuación, es importante inspeccionar la integridad del microcircuito. Si no se ven defectos en él, se puede comprobar con un probador. Para quitar los fusibles, primero debes desconectar los condensadores. Después de esto se pueden quitar sin ningún problema.

Para verificar la integridad de este dispositivo, inspeccione su base. Los fusibles quemados tienen una mancha oscura en la parte inferior, lo que indica daño al módulo. Para reemplazar este elemento, es necesario prestar atención a sus marcas. Luego puede comprar un producto similar en una tienda de radioelectrónica. La instalación del fusible se realiza sólo después de fijar los condensados. Otro problema común en las fuentes de alimentación son las fallas en los transformadores. Son cajas en las que se instalan bobinas.

Cuando se aplica un voltaje muy alto al dispositivo, no pueden soportarlo. Como resultado, la integridad del devanado se ve comprometida. Es imposible reparar fuentes de alimentación conmutadas con tal avería. En este caso, el transformador, al igual que el fusible, sólo se puede sustituir.

Fuentes de alimentación de red

El principio de funcionamiento de las fuentes de alimentación conmutadas de tipo red se basa en una reducción de baja frecuencia en la amplitud de la interferencia. Esto sucede gracias al uso de diodos de alto voltaje. Por tanto, es más eficaz controlar la frecuencia límite. Además, cabe señalar que los transistores se utilizan a potencia media. La carga sobre los fusibles es mínima.

Las resistencias se utilizan muy raramente en un circuito estándar. Esto se debe en gran parte al hecho de que el condensador es capaz de participar en la conversión de corriente. El principal problema de este tipo de fuente de alimentación es el campo electromagnético. Si se utilizan condensadores con baja capacitancia, entonces el transformador está en riesgo. En este caso, debes tener mucho cuidado con la potencia del dispositivo. La fuente de alimentación conmutada de la red tiene limitadores de corriente máxima y están ubicados inmediatamente encima de los rectificadores. Su tarea principal es controlar la frecuencia de operación para estabilizar la amplitud.

Los diodos en este sistema sirven parcialmente como fusibles. Sólo se utilizan transistores para accionar el rectificador. El proceso de bloqueo, a su vez, es necesario para activar los filtros. Los condensadores también se pueden utilizar como tipo de aislamiento en el sistema. En este caso, el transformador arrancará mucho más rápido.

Aplicación de microcircuitos.

En las fuentes de alimentación se utiliza una amplia variedad de microcircuitos. En esta situación, mucho depende de la cantidad de elementos activos. Si se utilizan más de dos diodos, la placa debe estar diseñada para filtros de entrada y salida. Los transformadores también se fabrican en diferentes capacidades y sus dimensiones son bastante diferentes.

Puedes soldar microcircuitos tú mismo. En este caso, es necesario calcular la resistencia máxima de las resistencias teniendo en cuenta la potencia del dispositivo. Para crear un modelo ajustable, se utilizan bloques especiales. Este tipo de sistema se realiza con doble vía. La ondulación dentro del tablero se producirá mucho más rápido.

Beneficios de las fuentes de alimentación reguladas

El principio de funcionamiento de las fuentes de alimentación conmutadas con reguladores es el uso de un controlador especial. Este elemento del circuito puede cambiar el rendimiento de los transistores. Por tanto, la frecuencia límite en la entrada y en la salida es significativamente diferente. La fuente de alimentación conmutada se puede configurar de diferentes formas. El ajuste de tensión se realiza teniendo en cuenta el tipo de transformador. Para enfriar el dispositivo se utilizan refrigeradores convencionales. El problema de estos dispositivos suele ser el exceso de corriente. Para solucionar esto se utilizan filtros protectores.

La potencia de los dispositivos oscila en promedio alrededor de 300 W. En el sistema sólo se utilizan cables no modulares. De esta forma se pueden evitar cortocircuitos. Los conectores de fuente de alimentación para conectar dispositivos generalmente se instalan en la serie ATX 14. El modelo estándar tiene dos salidas. Los rectificadores se utilizan con mayor voltaje. Pueden soportar una resistencia de 3 ohmios. A su vez, la carga máxima de la fuente de alimentación regulada conmutada es de hasta 12 A.

Funcionamiento de unidades de 12 voltios.

El pulso incluye dos diodos. En este caso, se instalan filtros de pequeña capacidad. En este caso, el proceso de pulsación se produce de forma extremadamente lenta. La frecuencia media fluctúa alrededor de 2 Hz. La eficiencia de muchos modelos no supera el 78%. Estos bloques también se distinguen por su compacidad. Esto se debe al hecho de que los transformadores se instalan con baja potencia. No requieren refrigeración.

El circuito de alimentación conmutada de 12 V implica además el uso de resistencias marcadas con P23. Pueden soportar solo 2 ohmios de resistencia, pero esto es potencia suficiente para un dispositivo. Para las lámparas se utiliza con mayor frecuencia una fuente de alimentación conmutada de 12 V.

¿Cómo funciona la caja de TV?

El principio de funcionamiento de las fuentes de alimentación conmutadas de este tipo es el uso de filtros de película. Estos dispositivos pueden hacer frente a interferencias de diversas amplitudes. Su bobinado de estrangulamiento es sintético. De este modo se garantiza una protección de alta calidad de los componentes importantes. Todas las juntas de la fuente de alimentación están aisladas por todos lados.

El transformador, a su vez, dispone de un refrigerador independiente para la refrigeración. Para facilitar su uso, normalmente está configurado en silencio. Estos dispositivos pueden soportar temperaturas máximas de hasta 60 grados. La frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada del televisor se mantiene en 33 Hz. A temperaturas bajo cero, estos dispositivos también se pueden utilizar, pero mucho en esta situación depende del tipo de condensado utilizado y de la sección transversal del circuito magnético.

Modelos de dispositivos de 24 voltios.

En los modelos de 24 voltios se utilizan rectificadores de baja frecuencia. Sólo dos diodos pueden hacer frente con éxito a las interferencias. La eficiencia de estos dispositivos puede alcanzar hasta el 60%. Rara vez se instalan reguladores en las fuentes de alimentación. La frecuencia de funcionamiento de los modelos no supera los 23 Hz en promedio. Las resistencias sólo pueden soportar 2 ohmios. Los transistores en los modelos se instalan con la marca PR2.

Para estabilizar el voltaje, no se utilizan resistencias en el circuito. Los filtros de la fuente de alimentación conmutada de 24V son del tipo condensador. En algunos casos, se pueden encontrar especies en división. Son necesarios para limitar la frecuencia máxima de la corriente. Para iniciar rápidamente un rectificador, los dinistores se utilizan muy raramente. El potencial negativo del dispositivo se elimina mediante el cátodo. En la salida, la corriente se estabiliza bloqueando el rectificador.

Lados de potencia en el diagrama DA1

Las fuentes de alimentación de este tipo se diferencian de otros dispositivos en que pueden soportar cargas pesadas. Sólo hay un condensador en el circuito estándar. Para el funcionamiento normal de la fuente de alimentación, se utiliza el regulador. El controlador se instala directamente al lado de la resistencia. En el circuito no se pueden encontrar más de tres diodos.

El proceso de conversión inversa directa comienza en el dinistor. Para iniciar el mecanismo de desbloqueo, el sistema proporciona un acelerador especial. El condensador amortigua las ondas de gran amplitud. Suele instalarse del tipo divisorio. Rara vez se encuentran fusibles en un circuito estándar. Esto se justifica por el hecho de que la temperatura máxima en el transformador no supera los 50 grados. De este modo, el estrangulador de lastre realiza sus tareas de forma independiente.

Modelos de dispositivos con chips DA2.

Los microcircuitos de fuente de alimentación conmutada de este tipo se distinguen de otros dispositivos por su mayor resistencia. Se utilizan principalmente para instrumentos de medición. Un ejemplo es un osciloscopio que muestra fluctuaciones. La estabilización de voltaje es muy importante para él. Como resultado, las lecturas del dispositivo serán más precisas.

Muchos modelos no están equipados con reguladores. Los filtros son principalmente de doble cara. En la salida del circuito, los transistores se instalan como de costumbre. Todo esto permite soportar una carga máxima de 30 A. A su vez, el indicador de frecuencia máxima se sitúa en torno a los 23 Hz.

Bloques con chips DA3 instalados

Este microcircuito le permite instalar no solo un regulador, sino también un controlador que monitorea las fluctuaciones en la red. La resistencia de los transistores del dispositivo puede soportar aproximadamente 3 ohmios. La potente fuente de alimentación conmutada DA3 puede soportar una carga de 4 A. Se pueden conectar ventiladores para enfriar los rectificadores. Esto permite utilizar los dispositivos a cualquier temperatura. Otra ventaja es la presencia de tres filtros.

Dos de ellos están instalados en la entrada debajo de los condensadores. Un filtro de tipo separador está disponible en la salida y estabiliza el voltaje que proviene de la resistencia. En un circuito estándar no hay más de dos diodos. Sin embargo, mucho depende del fabricante y esto hay que tenerlo en cuenta. El principal problema de las fuentes de alimentación de este tipo es que no pueden hacer frente a interferencias de baja frecuencia. Como resultado, no resulta práctico instalarlos en instrumentos de medición.

¿Cómo funciona el bloque de diodos VD1?

Estos bloques están diseñados para admitir hasta tres dispositivos. Tienen reguladores de tres vías. Los cables de comunicación se instalan solo no modulares. Por tanto, la conversión de corriente se produce rápidamente. Los rectificadores de muchos modelos están instalados en la serie KKT2.

Se diferencian en que pueden transferir energía del condensador al devanado. Como resultado, la carga de los filtros se elimina parcialmente. El rendimiento de estos dispositivos es bastante alto. También se pueden utilizar a temperaturas superiores a 50 grados.

La mayoría de los dispositivos electrónicos modernos prácticamente no utilizan fuentes de alimentación analógicas (transformadores), sino que son reemplazadas por convertidores de voltaje pulsados. Para entender por qué sucedió esto, es necesario considerar las características de diseño, así como las fortalezas y debilidades de estos dispositivos. También hablaremos sobre el propósito de los componentes principales de las fuentes pulsadas y brindaremos un ejemplo simple de una implementación que se puede ensamblar con sus propias manos.

Características de diseño y principio de funcionamiento.

De los diversos métodos de conversión de voltaje para alimentar componentes electrónicos, se pueden identificar dos que están más extendidos:

1. Analógico, cuyo elemento principal es un transformador reductor, además de la función principal, también proporciona aislamiento galvánico.
2. Principio de impulso.

Veamos en qué se diferencian estas dos opciones.

Fuente de alimentación basada en un transformador de potencia.

Consideremos un diagrama de bloques simplificado de este dispositivo. Como se puede ver en la figura, se instala un transformador reductor en la entrada, con su ayuda se convierte la amplitud del voltaje de suministro, por ejemplo, de 220 V obtenemos 15 V. El siguiente bloque es un rectificador, su La tarea es convertir la corriente sinusoidal en una pulsada (el armónico se muestra encima de la imagen simbólica). Para ello se utilizan elementos semiconductores rectificadores (diodos) conectados en un circuito puente. Su principio de funcionamiento se puede encontrar en nuestro sitio web.

El siguiente bloque realiza dos funciones: suaviza la tensión (para ello se utiliza un condensador de la capacidad adecuada) y la estabiliza. Esto último es necesario para que el voltaje no "caiga" al aumentar la carga.

El diagrama de bloques dado está muy simplificado; por regla general, este tipo de fuente tiene un filtro de entrada y circuitos de protección, pero esto no es esencial para explicar el funcionamiento del dispositivo.

Todas las desventajas de la opción anterior están relacionadas directa o indirectamente con el elemento estructural principal: el transformador. En primer lugar, su peso y dimensiones limitan la miniaturización. Para no ser infundados, ponemos como ejemplo un transformador reductor de 220/12 V con una potencia nominal de 250 W. El peso de dicha unidad es de unos 4 kilogramos y sus dimensiones son 125x124x89 mm. Puedes imaginar cuánto pesaría un cargador de portátil basado en él.

En segundo lugar, el precio de estos dispositivos a veces supera con creces el coste total de otros componentes.

Dispositivos de pulso

Como puede verse en el diagrama de bloques que se muestra en la Figura 3, el principio de funcionamiento de estos dispositivos difiere significativamente de los convertidores analógicos, en primer lugar, por la ausencia de un transformador reductor de entrada.

Figura 3. Diagrama de bloques de una fuente de alimentación conmutada.

Consideremos el algoritmo operativo de dicha fuente:

• La energía se suministra al protector contra sobretensiones, su tarea es minimizar las interferencias de la red, tanto entrantes como salientes, resultantes del funcionamiento.
• A continuación, entran en funcionamiento una unidad para convertir una tensión sinusoidal en una constante pulsada y un filtro suavizador.
• En la siguiente etapa, se conecta un inversor al proceso, cuya tarea es formar señales rectangulares de alta frecuencia. La retroalimentación al inversor se realiza a través de la unidad de control.
• El siguiente bloque es TI, es necesario para el modo generador automático, suministro de voltaje a los circuitos, protección, control del controlador, así como la carga. Además, la tarea de TI incluye garantizar el aislamiento galvánico entre circuitos de alta y baja tensión.

A diferencia de un transformador reductor, el núcleo de este dispositivo está hecho de materiales ferrimagnéticos, lo que contribuye a la transmisión confiable de señales de RF, que pueden estar en el rango de 20 a 100 kHz. Un rasgo característico de TI es que a la hora de conectarlo es fundamental la inclusión del principio y el final de los devanados. Las pequeñas dimensiones de este dispositivo permiten producir dispositivos en miniatura; un ejemplo es el cableado electrónico (balasto) de una lámpara LED o de bajo consumo.

• A continuación entra en funcionamiento el rectificador de salida, ya que trabaja con voltaje de alta frecuencia, el proceso requiere elementos semiconductores de alta velocidad, por lo que para este fin se utilizan diodos Schottky.
• En la fase final, se realiza el filtrado en un filtro ventajoso, después de lo cual se aplica voltaje a la carga.

Ahora, como prometimos, veamos el principio de funcionamiento del elemento principal de este dispositivo: el inversor.

¿Cómo funciona un inversor?

La modulación de RF se puede realizar de tres formas:

• frecuencia de pulso;
• pulso de fase;
• ancho de pulso.

En la práctica, se utiliza la última opción. Esto se debe tanto a la simplicidad de implementación como al hecho de que PWM tiene una frecuencia de comunicación constante, a diferencia de los otros dos métodos de modulación. A continuación se muestra un diagrama de bloques que describe el funcionamiento del controlador.

El algoritmo de funcionamiento del dispositivo es el siguiente:

El generador de frecuencia de referencia genera una serie de señales rectangulares cuya frecuencia corresponde a la de referencia. A partir de esta señal, se forma un diente de sierra U P, que se suministra a la entrada del comparador K PWM. La señal UUS procedente del amplificador de control se suministra a la segunda entrada de este dispositivo. La señal generada por este amplificador corresponde a la diferencia proporcional entre U P (tensión de referencia) y U RS (señal de control del circuito de retroalimentación). Es decir, la señal de control UUS es, de hecho, un voltaje no coincidente con un nivel que depende tanto de la corriente en la carga como del voltaje en ella (U OUT).

Este método de implementación le permite organizar un circuito cerrado que le permite controlar el voltaje de salida, es decir, de hecho, estamos hablando de una unidad funcional lineal-discreta. En su salida se generan impulsos, con una duración que depende de la diferencia entre las señales de referencia y de control. En base a esto, se crea un voltaje para controlar el transistor clave del inversor.

El proceso de estabilización del voltaje de salida se realiza monitoreando su nivel, cuando cambia, el voltaje de la señal de control U PC cambia proporcionalmente, lo que conduce a un aumento o disminución en la duración entre pulsos.

Como resultado, la potencia de los circuitos secundarios cambia, lo que garantiza la estabilización del voltaje de salida.

Para garantizar la seguridad, es necesario un aislamiento galvánico entre la fuente de alimentación y la retroalimentación. Para ello se utilizan normalmente optoacopladores.

Fortalezas y debilidades de las fuentes pulsadas.

Si comparamos dispositivos analógicos y de pulsos de la misma potencia, estos últimos tendrán las siguientes ventajas:

• Pequeño tamaño y peso debido a la ausencia de un transformador reductor de baja frecuencia y elementos de control que requieran la eliminación del calor mediante grandes radiadores. Gracias al uso de tecnología de conversión de señales de alta frecuencia, es posible reducir la capacitancia de los capacitores utilizados en los filtros, lo que permite la instalación de elementos más pequeños.
• Mayor eficiencia, ya que las principales pérdidas son causadas únicamente por procesos transitorios, mientras que en los circuitos analógicos se pierde constantemente mucha energía durante la conversión electromagnética. El resultado habla por sí solo: aumenta la eficiencia al 95-98%.
• Menor coste debido al uso de elementos semiconductores menos potentes.
• Rango de voltaje de entrada más amplio. Este tipo de equipos no es exigente en cuanto a frecuencia y amplitud, por lo que se permite la conexión a redes de diversos estándares.
• Disponibilidad de protección confiable contra cortocircuitos, sobrecargas y otras situaciones de emergencia.

Las desventajas de la tecnología de pulsos incluyen:

La presencia de interferencias de RF es consecuencia del funcionamiento del convertidor de alta frecuencia. Este factor requiere la instalación de un filtro que suprima las interferencias. Lamentablemente, su funcionamiento no siempre es eficaz, lo que impone algunas restricciones al uso de dispositivos de este tipo en equipos de alta precisión.

Requisitos especiales para la carga, no se debe reducir ni aumentar. Tan pronto como el nivel de corriente exceda el umbral superior o inferior, las características del voltaje de salida comenzarán a diferir significativamente de las estándar. Como regla general, los fabricantes (incluso recientemente los chinos) prevén tales situaciones e instalan la protección adecuada en sus productos.

Ámbito de aplicación

Casi toda la electrónica moderna funciona con bloques de este tipo, por ejemplo:

Montaje de una fuente de alimentación conmutada con tus propias manos.

Consideremos el circuito de una fuente de alimentación simple, donde se aplica el principio de funcionamiento descrito anteriormente.

Designaciones:

• Resistencias: R1 – 100 Ohm, R2 – de 150 kOhm a 300 kOhm (seleccionable), R3 – 1 kOhm.
• Capacidades: C1 y C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (seleccionable), 012 µF, C6 – 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
• Diodos: VD1-4 - KD258V, VD5 y VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
• Transistor VT1 – KT872A.
• Estabilizador de voltaje D1 - microcircuito KR142 con índice EH5 - EH8 (según el voltaje de salida requerido).
• Transformador T1: se utiliza un núcleo de ferrita en forma de W con dimensiones 5x5. El devanado primario está enrollado con 600 vueltas de alambre de Ø 0,1 mm, el secundario (pasadores 3-4) contiene 44 vueltas de Ø 0,25 mm y el último devanado contiene 5 vueltas de Ø 0,1 mm.
• Fusible FU1 – 0,25A.

La configuración se reduce a seleccionar los valores de R2 y C5, que aseguran la excitación del generador a un voltaje de entrada de 185-240 V.

También hice un inversor para que pudiera alimentarse desde 12 V, es decir, una versión para automóvil. Después de que todo estuvo hecho en términos de ULF, se planteó la pregunta: ¿con qué alimentarlo ahora? ¿Incluso para las mismas pruebas o simplemente para escuchar? Pensé que costaría toda la fuente de alimentación ATX, pero cuando intento "apilarla", la fuente de alimentación se protege de manera confiable y de alguna manera no quiero rehacerlo... Y entonces se me ocurrió la idea. para hacer el mío propio, sin ninguna “campana y silbato” de la fuente de alimentación (excepto la protección, por supuesto). Comencé buscando esquemas, observando de cerca esquemas que eran relativamente simples para mí. Al final me decidí por este:

Mantiene la carga perfectamente, pero reemplazar algunas piezas por otras más potentes le permitirá exprimir 400 W o más. El microcircuito IR2153 es un controlador de sincronización automática desarrollado específicamente para su funcionamiento en balastos de lámparas de bajo consumo. Tiene un consumo de corriente muy bajo y puede alimentarse mediante una resistencia limitadora.

Montaje del dispositivo

Comencemos por grabar el tablero (grabar, pelar, perforar). Archivo del PP.

Primero compré algunas piezas que faltaban (transistores, IR y resistencias potentes).

Por cierto, el protector contra sobretensiones se eliminó por completo de la fuente de alimentación del reproductor de discos:

Ahora lo más interesante del SMPS es el transformador, aunque aquí no hay nada complicado, solo hay que entender cómo enrollarlo correctamente, y eso es todo. Primero necesitas saber qué y cuánto darle cuerda, hay muchos programas para esto, pero el más común y popular entre los radioaficionados es: Excelente TI. Aquí es donde calcularemos nuestro transformador.

Como ves, tenemos 49 vueltas del devanado primario, y dos devanados de 6 vueltas cada uno (secundario). ¡Vamos a rockear!

Fabricación de transformadores

Como tenemos un anillo, lo más probable es que sus bordes formen un ángulo de 90 grados, y si el cable se enrolla directamente sobre el anillo, el aislamiento de barniz puede dañarse y, como resultado, un cortocircuito entre vueltas y similares. Para eliminar este punto, los bordes se pueden cortar con cuidado con una lima o envolver con cinta de algodón. Después de esto, puedes darle cuerda al primario.

Después de haberlo enrollado, volvemos a envolver el anillo con el devanado primario con cinta aislante.

Luego enrollamos el devanado secundario encima, aunque esto es un poco más complicado.

Como se puede observar en el programa, el devanado secundario tiene 6+6 espiras y 6 núcleos. Es decir, necesitamos enrollar dos vueltas de 6 vueltas con 6 hilos de alambre de 0,63 (puedes seleccionarlo escribiendo primero en el campo con el diámetro de alambre deseado). O incluso más simple, necesitas enrollar 1 devanado, 6 vueltas con 6 cables y luego lo mismo nuevamente. Para facilitar este proceso, es posible, e incluso necesario, enrollar en dos buses (bus-6 núcleos de un devanado), de esta manera evitamos el desequilibrio de voltaje (aunque puede ocurrir, es pequeño y muchas veces no crítico).

Si se desea, se puede aislar el devanado secundario, pero no es necesario. Ahora, después de esto, soldamos el transformador con el devanado primario a la placa, el devanado secundario al rectificador, y yo usé un rectificador unipolar con punto medio.

El consumo de cobre es, por supuesto, mayor, pero hay menos pérdidas (y por lo tanto menos calentamiento), y se puede utilizar un solo conjunto de diodos con una fuente de alimentación ATX que haya caducado o simplemente no funcione. El primer encendido hay que realizarlo con la bombilla conectada a la red eléctrica, en mi caso simplemente saqué el fusible y el enchufe de la lámpara encaja perfectamente en su casquillo.

Si la lámpara parpadea y se apaga, esto es normal, ya que el capacitor de red se ha cargado, pero no experimenté este fenómeno, ya sea por el termistor, o porque instalé temporalmente un capacitor de solo 82 uF, o tal vez proporciona todo. en el lugar comienzo sin problemas. Como resultado, si no hay problemas, puede conectar el SMPS a la red. Con una carga de 5-10 A, no bajé de 12 V, ¡que es lo que necesito para alimentar los amplificadores de los automóviles!

1. Si la potencia es sólo de unos 200 W, entonces la resistencia que establece el umbral de protección R10 debe ser de 0,33 ohmios 5 W. Si se rompe o se quema, se quemarán todos los transistores, así como el microcircuito.
2. El condensador de red se selecciona a razón de: 1-1,5 µF por 1 W de potencia unitaria.
3. En este circuito, la frecuencia de conversión es de aproximadamente 63 kHz y, durante el funcionamiento, probablemente sea mejor para un anillo de 2000 nm reducir la frecuencia a 40-50 kHz, ya que la frecuencia límite a la que funciona el anillo sin calentamiento es 70-75 kHz. . No debe perseguir una frecuencia alta, para este circuito y un anillo de 2000 nm, 40-50 kHz será óptimo. Una frecuencia demasiado alta provocará pérdidas de conmutación en los transistores y pérdidas significativas en el transformador, lo que hará que se caliente significativamente.
4. Si su transformador y sus interruptores se calientan al ralentí cuando se ensamblan correctamente, intente reducir la capacitancia del capacitor amortiguador C10 de 1 nF a 100-220 pF. Las llaves deben estar aisladas del radiador. En lugar de R1, puedes usar un termistor con una fuente de alimentación ATX.

Aquí tenéis las fotos finales del proyecto de suministro eléctrico:

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