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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 스위칭 전원 공급 장치, 220/5볼트 2,5암페어. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
오늘날 50Hz 주파수의 변압기가 있는 전원 공급 장치는 일반적으로 동일한 출력 전력으로 더 작은 크기와 무게, 더 높은 효율을 갖는 높은 작동 주파수를 갖는 펄스형 전원 공급 장치로 위치를 잃었습니다. 무선 아마추어가 스위칭 전원 공급 장치를 자체 제조하는 데 주요 제한 요소는 기성 펄스 변압기 또는 이를 위한 페라이트 자기 코어를 계산, 제조 또는 구매하는 데 어려움이 있다는 것입니다. 그러나 ATX 컴퓨터 전원 공급 장치의 기성 변압기를 사용하여 저전력 스위칭 전원 공급 장치를 조립하면 작업이 훨씬 쉬워집니다. 우연히 컴퓨터 전원 공급 장치 IW-ISP300J2-0(ATX12V300WP4)에 결함이 있었습니다. 팬이 막혔고, 저전력 쇼트키 다이오드가 파손됐고, 설치된 전체 산화물 커패시터의 절반 이상이 부풀어올라 용량이 손실됐다. 그러나 출력의 대기 전압은 +5VSB였습니다. 따라서 대기 전압원의 펄스 트랜스포머와 기타 부품을 사용하여 최대 5A의 부하 전류에서 2,5V의 출력 전압을 갖는 또 다른 스위칭 전원 공급 장치를 제조하기로 결정했습니다. ATX 전원 공급 장치에서 대기 전압 소스 노드는 쉽게 분리할 수 있습니다. 5V의 전압을 제공하며 2A 이상의 최대 부하 전류를 위해 설계되었습니다. 사실, 이 유형의 구형 전원 공급 장치에서는 0,5A의 전류에 대해서만 설계할 수 있습니다. 장치 라벨에 설명이 없으면 대기 전압 소스 변압기가 최대값을 갖는다는 사실을 참고할 수 있습니다. 0,5A의 부하 전류는 소스 변압기보다 2A만큼 훨씬 적습니다. 5A의 최대 부하 전류에서 5,25...2,5V의 출력 전압을 갖는 자체 스위칭 전원 공급 장치의 회로가 그림 1에 나와 있습니다. 1. 발전기 부분은 변압기가 제거된 컴퓨터 장치의 이미지와 유사하게 트랜지스터 VT2, VT1 및 펄스 변압기 TXNUMX을 기반으로 구축되었습니다.
원래 전원 공급 장치(+5V 전압 정류기 이후)의 XNUMX차 구성 요소를 반복하지 않고 출력 전압을 기준 전압과 비교하기 위한 단위로 통합된 병렬 전압 안정기를 사용하여 기존 회로에 따라 조립하기로 결정했습니다. 하나. 입력 서지 필터는 설치 여유 공간을 고려하여 기존 부품으로 조립됩니다. 퓨즈 링크 FU230과 스위치 SA1의 폐쇄 접점을 통한 1V 네트워크의 교류 전압은 RLC 필터 R1C1L1L2C2에 공급됩니다. 이는 공급 네트워크의 간섭으로부터 장치를 보호할 뿐만 아니라 펄스 장치 자체가 네트워크에 진입하는 것을 방지합니다. 또한 저항 R1과 초크 L1, L2는 장치를 켤 때 전류 소비의 급증을 줄입니다. 필터 후에 주전원 전압이 브리지 다이오드 정류기 VD1-VD4에 공급됩니다. 커패시터 C9는 정류된 전압의 파동을 완화합니다. 전압 변환기의 생성 장치는 고전압 전계 효과 트랜지스터 VT2에 조립됩니다. 저항 R2-R4는 발전기를 시작하도록 설계되었습니다. 과열로 인해 저항기가 제거된 전원 공급 장치의 인쇄 회로 기판이 눈에 띄게 어두워졌기 때문에 저항기의 전체 전력이 증가합니다. 같은 이유로 댐핑 저항 R8은 더 높은 전력으로 장착되었으며, VD6은 프로토타입보다 더 강력한 다이오드를 사용했다. 제너 다이오드 VD5는 전계 효과 트랜지스터 VT2가 게이트와 소스 사이의 허용 전압을 초과하지 않도록 보호합니다. 바이폴라 트랜지스터 VT1에는 과부하 보호 및 출력 전압 안정화 장치가 포함되어 있습니다. 트랜지스터 VT2의 소스 전류가 0,6A로 증가하면 저항 R5의 전압 강하는 0,6V에 도달합니다. 트랜지스터 VT1이 열립니다. 결과적으로 전계 효과 트랜지스터 VT2의 게이트와 소스 사이의 전압이 감소합니다. 이는 전계 효과 트랜지스터의 드레인-소스 채널에서 전류의 추가 증가를 방지합니다. 프로토타입에 비해 저항 R5의 저항은 1,3Ω에서 1,03Ω으로 감소하고, 저항 R6은 20Ω에서 68Ω으로 증가하며, 커패시터 C13의 정전 용량은 10μF에서 22μF로 증가합니다. 변압기 T1의 권선 II의 전압은 쇼트키 정류기 다이오드 VD8에 공급되며 단자의 전압 스윙은 약 26V입니다. 정류된 전압의 리플은 커패시터 C15에 의해 평활화됩니다. 어떤 이유로든 전원 공급 장치의 출력 전압이 증가하는 경향이 있으면 병렬 전압 조정기 DA1의 제어 입력 전압이 증가합니다. 옵토커플러 U1의 방출 다이오드를 통해 흐르는 전류가 증가하고 해당 포토트랜지스터가 열립니다. 결과 트랜지스터 VT1이 열리면 전계 효과 트랜지스터 VT2의 게이트와 소스 사이의 전압이 감소하여 정류기의 출력 전압이 공칭 값으로 돌아갑니다. 저항 R16과 커패시터 C16의 회로는 안정기의 자기 여기를 방지합니다. 제조된 전원 공급 장치에는 PA1 포인터 부하 전류 측정기가 장착되어 있어 부하에 의해 소비되는 전류를 신속하게 추정할 수 있으므로 사용 편의성이 크게 향상됩니다. 마이크로 전류계 PA1의 션트는 인덕터 권선 L4의 옴 저항입니다. LED HL1 및 HL2는 마이크로전류계 눈금을 비춥니다. 출력 커넥터 XP2 및 XS1에는 필터 L5C19를 통해 전압이 공급됩니다. VD9 다이오드가 포함된 VD10 제너 다이오드는 안정화 회로가 오작동할 때 출력 전압이 과도하게 증가하는 것을 방지합니다. 변환기의 작동 주파수는 약 60kHz입니다. 2,3A의 부하 전류에서 커패시터 C15의 정류 전압 리플 범위는 약 100mV이고, 커패시터 C18에서 약 40mV이며, 전원 공급 장치 출력에서 약 24mV입니다. 이것은 매우 좋은 지표입니다. 2,5A의 부하 전류에서 전원 공급 장치의 효율은 71%, 2A는 80%, 1A는 74%, 0,2A는 38%입니다. 출력 단락 전류는 약 5A이고 네트워크에서 소비되는 전력은 약 7W입니다. 부하가 없으면 장치는 네트워크에서 약 1W를 소비합니다. 네트워크 전압의 진폭과 동일한 일정한 전압으로 장치에 전원을 공급할 때 전력 소비 및 효율성 측정이 수행되었습니다. 최대 부하 전류로 장시간 작동 시 케이스 내부 온도가 40도에 도달함 оC 주변 온도 24 оC. 이는 다양한 가정용 전자 기기 키트에 포함된 수많은 소형 스위칭 전원 공급 장치에 비해 훨씬 적습니다. 선언된 최대값의 절반에 해당하는 부하 전류로 인해 35...55만큼 과열됩니다. оC. 설명된 전원 공급 장치의 대부분의 부품은 75x75mm 크기의 보드에 설치됩니다. 설치 - 양면 힌지. 외부 전기 배선용 85x85x42mm 크기의 플라스틱 정션 박스가 하우징으로 사용됩니다. 열린 케이스의 블록이 그림 2에 나와 있습니다. 3이며, 그 모습은 그림 XNUMX에 도시되어 있다. 삼.
블록을 제조할 때 변압기 T1의 권선 위상 조정에 특별한 주의를 기울여야 하며 권선의 시작과 끝이 혼동되어서는 안 됩니다. 사용된 변압기 3PMT10053000(위에서 언급한 컴퓨터 전원 공급 장치)에도 -12V 전압 정류기용 권선이 있지만 이 경우에는 사용되지 않습니다. 대신 거의 모든 유사한 변압기를 사용할 수 있습니다. 변압기를 선택할 때 참고할 수 있도록 사용된 권선의 인덕턴스 값(I - 2,4mH, II - 17μH, III - 55μH)을 제공합니다. PA1로는 M68501 마이크로 전류계(국내 테이프 레코더의 레벨 표시기)를 사용했습니다. 다양한 생산 연도의 이러한 유형의 마이크로 전류계는 측정 메커니즘의 저항에 매우 큰 변화가 있다는 점에 유의하십시오. 저항 R13을 선택하여 원하는 측정 한계를 설정할 수 없는 경우 작은 저항(약 4Ω)의 권선 저항을 인덕터 L0,1와 직렬로 연결해야 합니다. 마이크로 전류계를 교정할 때 예기치 않게 정전기에 매우 민감한 것으로 나타났습니다. 가져온 플라스틱 눈금자는 도구 바늘을 눈금 중앙으로 편향시켜 눈금자를 제거한 후에도 바늘이 남아 있을 수 있습니다. 이러한 현상은 기존 필름 스케일을 제거함으로써 해소되었습니다. 대신 끈적끈적한 알루미늄 호일을 접착하여 신체의 자유 부분도 덮었습니다. 호일 스크린은 마이크로 전류계의 임의의 단자에 와이어로 연결되어야 합니다. 정전기 방지제로 마이크로 전류계 본체를 처리해 볼 수 있습니다. 프린터에 인쇄된 종이 스케일이 제거된 위치에 접착되어 있습니다. 샘플 규모가 그림 4에 나와 있습니다. XNUMX. 보시다시피, 이 마이크로 전류계를 사용하면 눈에 띄게 비선형적입니다.
저항기 R1은 불연성으로 수입됩니다. 이러한 저항 대신 1~2W 전력의 권선을 설치할 수 있습니다. 국내 금속 필름 및 탄소 저항기는 R1으로 적합하지 않습니다. 나머지 저항은 일반용입니다(S1-14, S2-14, S2-33, S1-4, MLT, RPM). 표면 실장 저항기 R19는 소켓 XS1의 핀에 직접 납땜됩니다. 산화물 커패시터는 K50-68의 수입 아날로그입니다. 스위칭 전원 공급 장치에 자주 사용되는 15V 전압의 산화물 커패시터 대신 정격 전압 18V의 커패시터 C19, C10, C6,3를 사용하면 장치의 신뢰성이 크게 향상됩니다. 2...0,033μF 용량의 필름 커패시터 C0,1는 275V의 교류 전압에서 작동하도록 설계되었습니다. 나머지 커패시터는 수입 세라믹입니다. 커패시터 C14, C17은 해당 산화물 커패시터의 단자 사이에 납땜됩니다. 커패시터 C20은 플러그 XP2 내부에 설치됩니다. 결함이 있는 컴퓨터 전원 공급 장치에서 가져온 강력한 S30D40C 쇼트키 다이오드 어셈블리입니다. 고려 중인 장치에서는 방열판 없이 작동할 수 있습니다. MBR3045PT, MBR4045PT, MBR3045WT, MBR4045WT로 교체할 수 있습니다. 최대 부하 전류에서 이 어셈블리의 하우징은 최대 60도까지 가열됩니다. оC는 장치에서 가장 뜨거운 요소입니다. 다이오드 어셈블리 대신 DO-201AD 패키지에 MBR350, SR360, 1N5822와 같은 두 개의 기존 다이오드를 사용하여 병렬로 연결할 수 있습니다. 그림에 표시된 추가 구리 방열판을 음극 단자 측면에 부착해야 합니다. 5.
1N4005 다이오드 대신 1 N4006, 1 N4007, UF4007, 1N4937, FR107, KD247G, KD209B가 적합합니다. FR157 다이오드는 FR207, FM207, FR307, PR3007로 교체할 수 있습니다. 나열된 다이오드 중 하나가 KD226B 대신 작동합니다. UF103, UF4003, 4004N1GP RG4935D, EGP2C, KD20B 중 하나가 FR247 다이오드를 대체할 수 있습니다. BZV55C18 제너 다이오드 대신 1N4746A, TZMC-18이 적합합니다. LED HL1, HL2 - 휴대전화의 LCD 백라이트 장치에서 나오는 흰색 빛입니다. 그들은 시아노아크릴레이트 접착제를 사용하여 마이크로전류계에 접착됩니다. KSP2222 트랜지스터는 핀 할당의 차이를 고려하여 PN2222, 2N2222, KN2222, SS9013, SS9014, 2SC815, BC547 또는 KT645 시리즈 중 하나로 대체될 수 있습니다. SSS2N60B 전계 효과 트랜지스터는 결함이 있는 전원 공급 장치에서 제거되었으며 냉각 표면적이 20cm인 핀 알루미늄 방열판에 설치되었습니다.2, 트랜지스터의 모든 단자는 방열판과 전기적으로 절연되어야 합니다. 전원 공급 장치가 최대 부하 전류로 작동할 때 이 트랜지스터는 최대 40°C까지만 가열됩니다. оC. SSS2N60B 트랜지스터 대신 SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, IRFBIC40, FQPF10N60C를 사용할 수 있습니다. EL817 옵토커플러는 다른 617핀 옵토커플러(SFH2A-817, LTV817, PC817, PS2501S, PS1-814, PC120, PC123, PC431)로 교체할 수 있습니다. LM92ACZ 마이크로 회로 대신 TO-431 패키지(TL431, AZ1431, ANXNUMXT)의 기능적으로 유사한 마이크로 회로가 작동합니다. 모든 초크는 산업용으로 제작되었으며 초크 L1, L2, L4의 자기 코어는 H형 페라이트입니다. 인덕터 권선 L4의 저항은 0,042Ω입니다. 이 인덕터가 클수록 권선이 덜 가열되고 PA1 마이크로 전류계는 부하 전류를 더 정확하게 측정합니다. 인덕터 L5는 링 자기 코어에 감겨져 있으며 권선 저항이 낮을수록 인덕턴스가 클수록 좋습니다. 초크 L3은 VD8 다이오드 어셈블리의 공통 음극 단자에 배치된 5mm 길이의 페라이트 튜브입니다. 플러그 XP2는 19x2mm 이중 연선을 사용하여 커패시터 C2,5에 연결됩니다.2 길이 120cm XS1 USB-AF 소켓은 장치 본체의 구멍에 접착제로 고정되어 있습니다. 제조된 장치를 AC 네트워크에 처음 연결하는 것은 퓨즈 링크 FU40 대신 설치된 60V에서 235...1W 전력의 백열등을 통해 부하 없이 수행됩니다. 예비 부하 테스트는 FU1을 250~300W 전력의 백열 램프로 교체하여 수행됩니다. 백열등의 필라멘트는 전원 공급 장치가 정상적으로 작동하는 동안 빛나지 않아야 합니다. 서비스 가능한 부품으로 완벽하게 제작된 이 장치는 즉시 작동하기 시작합니다. 필요한 경우 저항 R13을 선택하여 전류계 판독값을 설정할 수 있습니다. 저항 R14를 선택하면 전원 공급 장치의 출력 전압이 5...5,25V로 설정됩니다. 증가된 전압은 장치를 부하에 연결하는 전선의 전압 강하를 보상합니다. 제조된 전원 공급 장치는 동시에 작동하는 최대 1개의 외부 2,5인치 하드 드라이브를 연결할 수 있는 수정된 USB 허브[2]와 함께 사용할 수 있습니다. 전력은 예를 들어 [XNUMX]와 같은 장치에 전력을 공급하기에 충분합니다. 문학
저자: A. 부토프
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