Son más pequeños y más eficientes, pero son mucho más difíciles de fabricar y, a menudo, se queman debido al cálculo incorrecto del transformador o al diseño del tablero (o cualquier otra cosa incorrecta). Puede hacer una fuente de alimentación conmutada de baja potencia con sus propias manos si usa uno de los microcircuitos:
TNY263 a 7,5 W,
TNY264 a 9 W,
TNY265 para 11 W,
TNY266 para 15W,
TNY267 para 19 W,
TNY268 a 23 W (potencia para fuentes en diseño abierto);
use un programa, un programa de distribución gratuita, PI Expert, que se puede descargar (es necesario registrarse para descargar) desde el sitio web oficial www.powerint.com de Power Integrations y conecte la placa de acuerdo con las recomendaciones en la documentación o el PI Expert programa. El instalador de este programa ocupa unos 78 MB de memoria. En el momento de escribir este artículo, para descargar, debe ir a Design Support-PI Expert TM Design Software-PI Expert Download: complete los campos y haga clic en el botón "Enviar" (antes de todo esto, por supuesto, debe regístrese e inicie sesión en su cuenta). El circuito de alimentación es generado por el programa, pero puedes usar este:

Figura 1 - Fuente de alimentación conmutada para 9V, 1A

Esta fuente de alimentación es un convertidor flyback reductor de conmutación. Un transistor de efecto de campo está integrado en el microcircuito TNY266, que se abre a una frecuencia de 132 kHz, cuando este transistor está abierto, la corriente a través del devanado primario aumenta y la energía se acumula en el transformador, cuando este transistor se cierra, se produce un EMF en el devanado secundario, el diodo VD3 se abre y la corriente va a la carga. El diodo VD3 debe ser un potente diodo Schottky o uno normal con unión p-n, pero rápido. Se necesitan los elementos C3, R2, VD2 para proteger el microcircuito del alto voltaje en ausencia de carga suficiente. el transformador seguirá sacando la energía. A pesar de la presencia de protección, es mejor no encender esta fuente de alimentación sin carga, o puede colocar una resistencia con una gran resistencia en la salida por si acaso. Un cortocircuito o demasiada carga de salida también es mejor no hacerlo. de una gran corriente, el diodo VD3 se quemará. Se necesita el condensador C2 para alimentar el microcircuito en aquellos momentos en que el transistor de efecto de campo de este microcircuito está abierto, porque. la frecuencia es alta (132kHz), 0.1uF es suficiente. En la entrada hay una resistencia con una resistencia de 11 Ohm para atenuar las sobretensiones de corriente a través del puente de diodos. El optoacoplador U2, el diodo zener VD4 y las resistencias R3-R5 crean retroalimentación para el correcto funcionamiento del chip U1, la resistencia de estas resistencias y el voltaje de estabilización del diodo zener están determinados por el programa PI Expert. Si necesita una fuente con un voltaje y corriente de salida diferentes, entonces es suficiente volver a calcular solo el transformador y las resistencias R3-R5, si la corriente de salida es más de 3A, luego seleccione VD3 con una corriente alta, el resto se puede dejar como es. Es mejor comenzar con un transformador, para ello necesita encontrar un núcleo con un espacio, por ejemplo, puede tomar un núcleo de un transformador de un televisor:

El tipo de núcleo está determinado por su longitud, por ejemplo, si la longitud es de 28 mm, entonces se trata de un núcleo EE28.
También hay núcleos: EE16, EE19, EE20, EE22, etc. de EE5 a EE320 (o tal vez hay algunos otros). El transformador debe tener un hueco y ser adecuado en términos de potencia. Si el programa muestra un mensaje de error, debe realizar las correcciones necesarias. Cuando inicie el programa por primera vez, seleccione Archivo-Crear en el menú

Seleccione en el campo "Línea de productos" TnySwitch haga clic en "Siguiente"

Haga clic en "Agregar..." seleccione voltaje y corriente, haga clic en "Aceptar"

Haga clic en "Seleccionar"

Aparecerá un diagrama frente a usted, haga doble clic en el transformador, seleccione el núcleo y haga clic en "Aceptar"

Vaya a la pestaña "diseño del transformador" y haga el transformador como está escrito en las instrucciones

Es necesario enrollar los devanados exactamente vuelta a vuelta.

Es muy importante no equivocarse con el phasing
Ir a la pestaña "Esquema"

Puede poner un diodo zener y una resistencia como en el diagrama, puede elegir otro diodo zener (similar a cómo se hizo con un transformador), en este caso el programa agregará una resistencia en serie al diodo zener, usted También puede ensamblar la fuente de alimentación de acuerdo con el esquema en el programa. Aparecerá un ejemplo de diseño de PCB recomendado si hace clic en la pestaña "Diseño"

Es mejor descargar el programa en ruso.
El tablero se puede hacer con una lámina de fibra de vidrio:

Lo principal es hacerlo con cuidado y no romper la lima de la aguja.

Un ejemplo más detallado de montaje y prueba de la unidad se puede ver en el video:
El camino desde el pin 5 del TNY266 al transformador debe ser lo más corto posible.
El puente de diodos DB107 en la foto de arriba está al revés. TNY266PN se puede pedir a bajo costo en http://ali.pub/txdeu, el transformador se quita (luego se rebobina) de la placa de TV de forma gratuita, el resto de las piezas no son muy caras y la mayoría de ellas también se pueden quitar de la TV o pedido a bajo costo.
¡La fuente de alimentación está lista! Finalmente, les recuerdo que tales fuentes (flyback) no pueden sobrecargarse ni subcargarse. Aunque hay protecciones en el esquema, es mejor no abusar de ellas.

Las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) suelen ser dispositivos bastante complejos, por lo que los radioaficionados novatos tienden a evitarlas. Sin embargo, gracias a la proliferación de controladores PWM integrados especializados, es posible diseñar diseños que sean lo suficientemente simples de entender y repetir, con alta potencia y eficiencia. La fuente de alimentación propuesta tiene una potencia máxima de aproximadamente 100 W y está construida de acuerdo con la topología flyback (convertidor flyback), y el elemento de control es el chip CR6842S (análogos compatibles con pines: SG6842J, LD7552 y OB2269).

¡Atención! ¡En algunos casos, es posible que necesite un osciloscopio para depurar el circuito!

Especificaciones

Dimensiones del bloque: 107x57x30 mm (dimensiones del bloque terminado con Aliexpress, son posibles las desviaciones).
Tensión de salida: versiones para 24 V (3-4 A) y 12 V (6-8 A).
Fuerza: 100 W.
Nivel de pulsación: no más de 200 mV.

En Ali, es fácil encontrar muchas opciones para bloques listos para usar de acuerdo con este esquema, por ejemplo, mediante solicitudes como Fuente de alimentación de artillería 24V 3A, "Fuente de alimentación XK-2412-24", "Fuente de alimentación conmutada Eyewink 24V" y similares. En los portales de radioaficionados, este modelo ya ha sido bautizado como "folk", por su sencillez y fiabilidad. Las opciones de circuitos de 12 V y 24 V difieren ligeramente y tienen una topología idéntica.

Un ejemplo de una fuente de alimentación terminada con Ali:

¡Nota! En este modelo de fuente de alimentación, los chinos tienen un porcentaje muy alto de defectos, por lo tanto, al comprar un producto terminado, es recomendable verificar cuidadosamente la integridad y la polaridad de todos los elementos antes de encenderlo. En mi caso, por ejemplo, el diodo VD2 tenía la polaridad incorrecta, por lo que, después de tres inclusiones, la unidad se quemó y tuve que cambiar el controlador y el transistor clave.

La metodología detallada para diseñar un SMPS en general, y específicamente esta topología en particular, no se considerará aquí, debido a demasiada información; consulte los artículos separados.

Fuente de alimentación conmutada de 100W en el controlador CR6842S.

Propósito de los elementos del circuito de entrada

Consideraremos el diagrama de bloques de izquierda a derecha:

F1	Fusible normal.
5D-9	El termistor limita la corriente de irrupción cuando la fuente de alimentación está conectada a la red. A temperatura ambiente, tiene una pequeña resistencia que limita los picos de corriente, cuando la corriente fluye, se calienta, lo que provoca una disminución de la resistencia, por lo tanto, no afecta el funcionamiento del dispositivo en el futuro.
C1	Condensador de entrada, para suprimir el ruido desequilibrado. Está permitido aumentar ligeramente la capacitancia, es deseable que sea un capacitor de supresión de interferencias del tipo X2 o tenía un margen grande (10-20 veces) para el voltaje operativo. Para una supresión de interferencias fiable, debe tener ESR y ESL bajos.
L1	Filtro de modo común, para suprimir la interferencia simétrica. Consiste en dos inductores con el mismo número de vueltas, enrollados en un núcleo común y conectados en fase.
KBP307	Puente de diodos rectificadores.
R 5 , R 9	El circuito requerido para ejecutar el CR6842. A través de él, la carga primaria del condensador C 4 se lleva a cabo hasta 16,5 V. El circuito debe proporcionar una corriente de activación de al menos 30 µA (máximo, según la hoja de datos) en todo el rango de voltaje de entrada. Además, en el proceso de operación, este circuito controla el voltaje de entrada y compensa el voltaje al que se cierra la llave: un aumento en la corriente que fluye hacia el tercer pin provoca una disminución en el voltaje del umbral de cierre de la llave.
R10	Resistencia de temporización para PWM. Aumentar el valor de esta resistencia disminuirá la frecuencia de conmutación. El valor nominal debe estar en el rango de 16-36 kOhm.
C2	capacitor de suavizado
R 3 , C 7 , VD 2	Circuito amortiguador que protege el transistor clave de las sobretensiones inversas del devanado primario del transformador. R 3 es deseable utilizar una potencia de al menos 1W.
C3	Un capacitor que desvía la capacitancia entre devanados. Idealmente, debería ser de tipo Y, o debería tener un gran margen (15-20 veces) en términos de voltaje operativo. Se utiliza para reducir la interferencia. La clasificación depende de los parámetros del transformador, no es deseable que sea demasiado grande.
R6... VD1... C4	Este circuito, alimentado por el devanado auxiliar del transformador, forma el circuito de alimentación del controlador. Además, este circuito afecta el ciclo de operación clave. Funciona de la siguiente manera: para un correcto funcionamiento, el voltaje en la séptima salida del controlador debe estar en el rango de 12,5 - 16,5 V. El voltaje de 16,5 V en esta salida es el umbral en el que se abre el transistor clave y la energía comienza a fluir. almacenarse en el núcleo del transformador (en este momento, el microcircuito se alimenta desde C 4). Cuando cae por debajo de 12,5 V, el microcircuito se apaga, por lo que el condensador C 4 debe proporcionar energía al controlador hasta que se suministre energía desde el devanado auxiliar, por lo que su valor debería ser suficiente para mantener el voltaje por encima de 12,5 V mientras la llave está abierta. . El límite inferior de la clasificación C 4 debe calcularse en función del consumo del controlador de aproximadamente 5 mA. Del tiempo de carga de este capacitor a 16.5V, depende el tiempo de clave privada y está determinado por la corriente que puede dar el devanado auxiliar, mientras que la corriente está limitada por la resistencia R 6. Entre otras cosas, a través de este circuito, el controlador brinda protección contra sobrevoltaje en caso de falla de los circuitos de retroalimentación: si el voltaje supera los 25 V, el controlador se apagará y no comenzará a funcionar hasta que se desconecte la alimentación del séptimo pin.
R13	Limita la corriente de carga de la puerta del transistor clave y también asegura su apertura suave.
VD 3	Protección de puerta de transistores.
R8	Tirando del obturador al suelo, realiza varias funciones. Por ejemplo, si el controlador está apagado y el pull-up interno está dañado, esta resistencia proporcionará una descarga rápida de la puerta del transistor. Además, con el diseño correcto de la placa, proporcionará una ruta de corriente de descarga de puerta a tierra más corta, lo que debería tener un efecto positivo en la inmunidad al ruido.
BT 1	transistor clave. Instalado en el radiador a través de una junta aislante.
R 7 , C 6	El circuito sirve para suavizar las fluctuaciones de voltaje a través de la resistencia de medición de corriente.
R1	resistencia de medida de corriente. Cuando el voltaje supera los 0,8 V, el controlador cierra el transistor de la llave, ajustando así el tiempo de apertura de la llave. Además, como se mencionó anteriormente, el voltaje al que se cerrará el transistor también depende del voltaje de entrada.
C 8	El condensador de filtro del optoacoplador de retroalimentación. Vamos a aumentar el valor un poco.
PC817	Circuito de retroalimentación del optoacoplador. Si el transistor del optoacoplador se cierra, esto provocará un aumento de voltaje en la segunda salida del controlador. Si el voltaje en el segundo pin supera los 5,2 V durante más de 56 ms, el transistor de conmutación se cerrará. Por lo tanto, se implementa la protección contra sobrecarga y cortocircuito.

En este circuito no se utiliza la quinta salida del controlador. Sin embargo, de acuerdo con la hoja de datos del controlador, puede colgarle un termistor NTC, lo que garantizará que el controlador se apague en caso de sobrecalentamiento. La corriente de salida estabilizada de este pin es de 70 µA. Voltaje de actuación de la protección de temperatura 1,05 V (la protección se activará cuando la resistencia alcance los 15 kOhm). La clasificación recomendada del termistor es de 26 kΩ (a 27 °C).

Parámetros del transformador de pulsos

Dado que un transformador de pulsos es uno de los elementos más complejos de un bloque de pulsos en el diseño, el cálculo de un transformador para cada topología de bloque específico requiere un artículo aparte, por lo que no habrá una descripción detallada de la metodología aquí, sin embargo, para repetir el diseño descrito, debe especificar los parámetros principales del transformador utilizado.

Debe recordarse que una de las reglas de diseño más importantes es la correspondencia entre la potencia total del transformador y la potencia de salida de la fuente de alimentación, por lo que, en primer lugar, en cualquier caso, elija los núcleos que se adapten a su tarea.

En la mayoría de los casos, este diseño se suministra con transformadores fabricados en núcleos del tipo EE25 o EE16, o similar. No fue posible recopilar suficiente información sobre la cantidad de vueltas en este modelo SMPS, ya que las diferentes modificaciones, a pesar de los circuitos similares, usan diferentes núcleos.

Un aumento en la diferencia en el número de vueltas conduce a una disminución en las pérdidas de conmutación del transistor clave, pero aumenta los requisitos para su capacidad de carga en términos de voltaje máximo de fuente de drenaje (VDS).

Por ejemplo, nos centraremos en núcleos estándar del tipo EE25 y el valor de la inducción máxima Bmax = 300 mT. En este caso, la relación de vueltas del devanado primero-segundo-tercero será de 90:15:12.

Debe recordarse que la relación de vueltas indicada no es la óptima y puede ser necesario ajustar las relaciones de acuerdo con los resultados de la prueba.

El devanado primario debe estar enrollado con un conductor de un diámetro no inferior a 0,3 mm. Es deseable realizar el devanado secundario con un cable doble con un diámetro de 1 mm. Una pequeña corriente fluye a través del tercer devanado auxiliar, por lo que será suficiente un cable con un diámetro de 0,2 mm.

Descripción de los elementos del circuito de salida.

A continuación, considere brevemente el circuito de salida de la fuente de alimentación. Es, en general, completamente estándar, se diferencia mínimamente de cientos de otros. Solo el circuito de retroalimentación en el TL431 puede ser interesante, pero no lo consideraremos en detalle aquí, porque hay un artículo separado sobre circuitos de retroalimentación.

VD 4	Diodo rectificador doble. Lo ideal es seleccionar con un margen de tensión/corriente y con una caída mínima. Instalado en el radiador a través de una junta aislante.
R2, C12	Circuito amortiguador para facilitar el funcionamiento del diodo. R 2 es deseable utilizar una potencia de al menos 1W.
C 13 , L 2 , C 14	filtro de salida
C 20	Condensador de salida de derivación de condensador cerámico C 14 a RF.
R17	Resistencia de carga que proporciona carga para inactividad. Además, los condensadores de salida se descargan a través de él en caso de arranque y posterior apagado sin carga.
R16	Resistencia limitadora de corriente para LED.
C 9 , R 20 , R 18 , R 19 , TLE431, PC817	Circuito de retroalimentación en una fuente de alimentación de precisión. Las resistencias configuran el modo de operación TLE431, mientras que PC817 proporciona aislamiento galvánico.

que se puede mejorar

El circuito anterior generalmente se suministra listo para usar, pero si lo ensambla usted mismo, nada le impide mejorar ligeramente el diseño. Tanto los circuitos de entrada como los de salida se pueden modificar.

Si sus tomacorrientes tienen un cable de tierra conectado a una buena tierra (y no simplemente no está conectado a nada, como suele ser el caso), puede agregar dos capacitores en Y adicionales, cada uno conectado a su propio cable de alimentación y tierra, entre L 1 y el condensador de entrada C1. Esto garantizará el equilibrio de los potenciales de los cables de la red en relación con la carcasa y la mejor supresión del componente de modo común de la interferencia. Junto con el condensador de entrada, dos condensadores adicionales forman los llamados. "triángulo protector".

Después de L 1, también vale la pena agregar otro capacitor tipo X, con la misma capacitancia que C 1 .

Para protegerse contra sobretensiones de gran amplitud, se recomienda conectar un varistor en paralelo con la entrada (por ejemplo, 14D471K). Además, si tiene una tierra, para protección en caso de accidente en la línea de alimentación, en la que en lugar de fase y cero, la fase cae en ambos cables, es recomendable hacer un triángulo protector con los mismos varistores.

Cuando el voltaje sube por encima del voltaje de operación, el varistor reduce su resistencia y la corriente fluye a través de él. Sin embargo, debido a la velocidad relativamente baja de los varistores, no son capaces de derivar sobretensiones con un flanco ascendente rápido, por lo tanto, para un filtrado adicional de sobretensiones rápidas, se recomienda conectar también un supresor TVS bidireccional (por ejemplo, 1,5 KE400CA) en paralelo con la entrada.

Nuevamente, si hay un cable de tierra, es recomendable agregar dos capacitores en Y de pequeña capacidad a la salida del bloque, conectados de acuerdo con el esquema de "triángulo protector" en paralelo con C 14.

Para descargar rápidamente los condensadores cuando el dispositivo está apagado, es recomendable agregar una resistencia de megaohmios en paralelo con los circuitos de entrada.

Es deseable derivar cada condensador electrolítico a lo largo de la RF con cerámica de baja capacidad ubicada lo más cerca posible de los terminales del condensador.

No sería superfluo colocar un diodo limitador TVS también en la salida, para proteger la carga de posibles sobretensiones en caso de problemas con la unidad. Para la versión de 24 V, por ejemplo, es adecuado 1.5KE24A.

Conclusión

El circuito es lo suficientemente simple para repetir y estable. Si agrega todos los componentes descritos en la sección "Qué se puede mejorar", obtiene una fuente de alimentación muy confiable y de bajo ruido.

El alcance de las fuentes de alimentación conmutadas en la vida cotidiana está en constante expansión. Dichas fuentes se utilizan para alimentar todos los equipos informáticos y domésticos modernos, para implementar sistemas de alimentación ininterrumpida, cargadores de baterías para diversos fines, para implementar sistemas de iluminación de bajo voltaje y para otras necesidades.

En algunos casos, comprar una fuente de alimentación prefabricada no es muy aceptable desde un punto de vista económico o técnico, y montar una fuente de alimentación conmutada con sus propias manos es la mejor manera de salir de esta situación. Simplifica esta opción y la amplia disponibilidad de la base de elementos modernos a precios bajos.

Las más populares en la vida cotidiana son las fuentes de conmutación alimentadas por una red de CA estándar y una potente salida de bajo voltaje. El diagrama de bloques de dicha fuente se muestra en la figura.

El rectificador de red CB convierte el voltaje alterno de la red de suministro en uno constante y suaviza las ondas del voltaje rectificado en la salida. El convertidor VChP de alta frecuencia convierte el voltaje rectificado en uno alterno o unipolar, que tiene la forma de pulsos rectangulares de la amplitud requerida.

En el futuro, dicho voltaje, ya sea directamente o después de la rectificación (HV), se suministra a un filtro de suavizado, a cuya salida se conecta una carga. El VChP está controlado por un sistema de control que recibe una señal de retroalimentación del rectificador de carga.

Tal estructura del dispositivo puede criticarse debido a la presencia de varios enlaces de conversión, lo que reduce la eficiencia de la fuente. Sin embargo, con la elección correcta de los elementos semiconductores y el cálculo y la fabricación de unidades de bobinado de alta calidad, el nivel de pérdidas de potencia en el circuito es pequeño, lo que permite obtener valores reales de eficiencia superiores al 90%.

Diagramas esquemáticos de fuentes de alimentación conmutadas.

Las soluciones de bloques estructurales incluyen no solo la justificación para elegir las opciones de implementación del circuito, sino también recomendaciones prácticas para elegir los elementos principales.

Para rectificar la tensión monofásica de red se utiliza uno de los tres esquemas clásicos que se muestran en la figura:

• media onda;
• cero (dos medias ondas con un punto medio);
• Puente de dos medias ondas.

Cada uno de ellos tiene ventajas y desventajas que determinan el alcance.

circuito de media onda caracterizado por la facilidad de implementación y un número mínimo de componentes semiconductores. Las principales desventajas de un rectificador de este tipo son una cantidad significativa de ondulación del voltaje de salida (en el rectificado solo hay una media onda del voltaje de la red) y un factor de rectificación bajo.

Relación de rectificación Kv determinado por la relación del valor promedio del voltaje a la salida del rectificador Udk valor efectivo de la tensión de red de fase Uph.

Para un circuito de media onda, Kv \u003d 0.45.

Para suavizar la ondulación en la salida de un rectificador de este tipo, se requieren filtros potentes.

Circuito cero o de onda completa con un punto medio, aunque requiere el doble de diodos rectificadores, sin embargo, esta desventaja se compensa en gran medida con un menor nivel de ondulación de voltaje rectificado y un aumento en el factor de rectificación a 0,9.

La principal desventaja de un esquema de este tipo para su uso en condiciones domésticas es la necesidad de organizar el punto medio de la tensión de red, lo que implica la presencia de un transformador de red. Sus dimensiones y peso resultan incompatibles con la idea de una fuente pulsada de fabricación propia de pequeño tamaño.

puente de onda completa La rectificación tiene los mismos indicadores en términos de nivel de ondulación y factor de rectificación que el circuito cero, pero no requiere una red. Esto compensa el principal inconveniente: el doble de diodos rectificadores, tanto en términos de eficiencia como de costo.

Para suavizar la ondulación del voltaje rectificado, la mejor solución es usar un filtro capacitivo. Su uso permite elevar el valor de la tensión rectificada al valor de amplitud de la red (en Uph=220V Ufm=314V). Se considera que las desventajas de dicho filtro son los grandes valores de las corrientes pulsadas de los elementos rectificadores, pero esta desventaja no es crítica.

La elección de los diodos rectificadores se realiza en función de la corriente directa media Ia y la tensión inversa máxima U BM.

Tomando el valor del coeficiente de ondulación de la tensión de salida Kp=10%, obtenemos el valor medio de la tensión rectificada Ud=300V. Teniendo en cuenta la potencia de carga y la eficiencia del convertidor de RF (se toma el 80% para el cálculo, pero en la práctica resultará más alto, esto le permitirá obtener algún margen).

Ia es la corriente promedio del diodo rectificador, Рн es la potencia de carga, η es la eficiencia del convertidor de RF.

La tensión inversa máxima del elemento rectificador no supera el valor de amplitud de la tensión de red (314V), lo que permite utilizar componentes con un valor de U BM =400V con un margen importante. Puede usar tanto diodos discretos como puentes rectificadores prefabricados de varios fabricantes.

Para asegurar una ondulación dada (10%) en la salida del rectificador, la capacitancia de los condensadores de filtro se toma a razón de 1 μF por 1 W de potencia de salida. Se utilizan condensadores electrolíticos con una tensión máxima de al menos 350 V. Las capacidades de filtro para varias capacidades se muestran en la tabla.

Convertidor de alta frecuencia: sus funciones y circuitos.

El convertidor de alta frecuencia es un convertidor clave (inversor) de uno o dos ciclos con un transformador de impulsos. Las variantes de circuitos de convertidores de RF se muestran en la figura.

Circuito de ciclo único. Con un número mínimo de elementos de potencia y facilidad de implementación, tiene varias desventajas.

1. El transformador en el circuito opera en un bucle de histéresis privado, lo que requiere un aumento en su tamaño y potencia total;
2. Para proporcionar potencia de salida, es necesario obtener una amplitud significativa de la corriente pulsada que fluye a través del interruptor de semiconductores.

El esquema ha encontrado la mayor aplicación en dispositivos de baja potencia, donde la influencia de estas desventajas no es tan significativa.

Para cambiar o instalar un nuevo medidor usted mismo, no se requieren habilidades especiales. Elegir el adecuado garantizará que la corriente consumida se contabilice correctamente y aumentará la seguridad de la red eléctrica doméstica.

En las condiciones de iluminación modernas, tanto en interiores como en exteriores, los sensores de movimiento se utilizan cada vez más. Esto le da no solo comodidad y conveniencia a nuestros hogares, sino que también le permite ahorrar mucho. Puede encontrar consejos prácticos para elegir un lugar de instalación, diagramas de conexión.

Circuito push-pull con transformador de punto medio (push-pull). Obtuvo su segundo nombre de la versión en inglés (push-pull) de la descripción del trabajo. El circuito está libre de las deficiencias de la versión de ciclo único, pero tiene el suyo propio: un diseño complicado del transformador (se requiere fabricar secciones idénticas del devanado primario) y mayores requisitos para el voltaje máximo de los interruptores. De lo contrario, la solución merece atención y se usa ampliamente en fuentes de alimentación conmutadas de bricolaje y no solo.

Medio puente Push-Pull. En términos de parámetros, el circuito es similar al circuito con un punto medio, pero no requiere una configuración compleja de los devanados del transformador. La desventaja inherente del circuito es la necesidad de organizar el punto medio del filtro rectificador, lo que implica un aumento de cuatro veces en el número de condensadores.

Debido a la facilidad de implementación, el circuito se usa más ampliamente en fuentes de alimentación conmutadas de hasta 3 kW. A altas potencias, el costo de los condensadores de filtro se vuelve inaceptablemente alto en comparación con los interruptores de semiconductores del inversor, y el circuito puente resulta ser el más rentable.

Puente de empujar y tirar. Similar en parámetros a otros circuitos push-pull, pero sin la necesidad de crear "puntos medios" artificiales. El precio de esto es duplicar el número de interruptores de potencia, lo que es beneficioso desde un punto de vista económico y técnico para construir fuentes de pulsos potentes.

La elección de las claves del inversor se realiza de acuerdo con la amplitud de la corriente de colector (drenaje) I KMAX y la tensión máxima de colector-emisor U KEMAC. Para el cálculo se utilizan la potencia de carga y la relación de transformación del transformador de impulsos.

Sin embargo, primero debe calcular el transformador en sí. El transformador de impulsos se fabrica sobre un núcleo de ferrita, permalloy o hierro de transformador retorcido en forma de anillo. Para potencias de hasta unidades de kW, los núcleos de ferrita de tipo anular o en forma de W son muy adecuados. El cálculo del transformador se basa en la potencia requerida y la frecuencia de conversión. Para excluir la aparición de ruido acústico, es conveniente mover la frecuencia de conversión fuera del rango de audio (que sea superior a 20 kHz).

Al mismo tiempo, debe recordarse que a frecuencias cercanas a 100 kHz, las pérdidas en los circuitos magnéticos de ferrita aumentan significativamente. El cálculo del transformador en sí no es difícil y se puede encontrar fácilmente en la literatura. En la siguiente tabla se muestran algunos resultados para varias fuentes de energía y núcleos magnéticos.

El cálculo se realizó para una frecuencia de conversión de 50 kHz. Vale la pena señalar que cuando se opera a alta frecuencia, se produce el efecto del desplazamiento de la corriente hacia la superficie del conductor, lo que conduce a una disminución del área efectiva del devanado. Para evitar este tipo de problemas y reducir las pérdidas en los conductores, es necesario enrollar varios núcleos de una sección transversal más pequeña. A una frecuencia de 50 kHz, el diámetro permitido del cable de bobinado no supera los 0,85 mm.

Conociendo la potencia de carga y la relación de transformación, es posible calcular la corriente en el devanado primario del transformador y la corriente máxima de colector del interruptor de potencia. El voltaje en el transistor en estado cerrado se selecciona más alto que el voltaje rectificado suministrado a la entrada del convertidor de RF con un cierto margen (U KEMAH>=400V). En base a estos datos, se seleccionan las claves. Actualmente, la mejor opción es utilizar transistores de potencia IGBT o MOSFET.

Para los diodos rectificadores en el lado secundario, se debe observar una regla: su frecuencia operativa máxima debe exceder la frecuencia de conversión. De lo contrario, la eficiencia del rectificador de salida y del convertidor en su conjunto se reducirá significativamente.

Video sobre la fabricación de la fuente de alimentación conmutada más simple.

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En este artículo, junto con Roman (autor del canal de YouTube "Open Frime TV"), ensamblaremos una fuente de alimentación universal en el chip IR2153. Esta es una especie de "Frankenstein", que contiene las mejores cualidades de diferentes esquemas.

Internet está lleno de circuitos de suministro de energía en el chip IR2153. Cada uno de ellos tiene algunas características positivas, pero el autor aún no ha encontrado un esquema universal. Por lo tanto, se decidió crear un esquema de este tipo y mostrárselo. Creo que puedes ir directamente a eso. Entonces, averigüémoslo.

Lo primero que llama la atención es el uso de dos condensadores de alta tensión en lugar de uno para 400V. Así matamos dos pájaros de un tiro. Estos condensadores se pueden obtener de fuentes de alimentación de computadoras antiguas sin gastar dinero en ellas. El autor hizo especialmente varios agujeros en el tablero para diferentes tamaños de capacitores.

Si el bloque no está disponible, los precios de un par de estos condensadores son más bajos que los de uno de alto voltaje. La capacitancia de los capacitores es la misma y debe estar a razón de 1 uF por 1 W de potencia de salida. Esto significa que para 300 vatios de potencia de salida necesitará un par de condensadores de 330uF.

Además, si usamos esta topología, no hay necesidad de un segundo condensador de desacoplamiento, lo que nos ahorra espacio. Y eso no es todo. La tensión del condensador de desacoplamiento ya no debe ser de 600 V, sino solo de 250 V. Ahora puede ver los tamaños de los capacitores de 250V y 600V.

La siguiente característica del circuito es la fuente de alimentación para el IR2153. Todos los que construyeron bloques en él enfrentaron un calentamiento poco realista de las resistencias de suministro.

Incluso si se establecen desde un descanso, se libera mucho calor. Inmediatamente se aplicó una solución ingeniosa, utilizando un condensador en lugar de una resistencia, y esto nos da el hecho de que no hay calentamiento del elemento por suministro.

El autor de este producto casero vio tal decisión de Yuri, el autor del canal de YouTube "Red Shade". Además, la placa está equipada con protección, pero en la versión original del circuito no lo estaba.

Pero después de las pruebas en el diseño, resultó que había muy poco espacio para instalar el transformador y, por lo tanto, se tuvo que aumentar el circuito en 1 cm, esto dio espacio adicional en el que el autor instaló la protección. Si no es necesario, simplemente puede colocar puentes en lugar de una derivación y no instalar los componentes marcados en rojo.

La corriente de protección se regula mediante esta resistencia de corte:

Los valores de la resistencia de derivación varían según la potencia de salida máxima. Cuanta más potencia, menos resistencia se necesita. Por ejemplo, para una potencia inferior a 150 W, se necesitan resistencias de 0,3 ohmios. Si la potencia es de 300 W, entonces necesitamos resistencias de 0,2 ohmios, bueno, a partir de 500 W, colocamos resistencias con una resistencia de 0,1 ohmios.

Este bloque no debe ensamblarse con una potencia superior a 600 W, y también debe decir algunas palabras sobre el funcionamiento de la protección. Ella tiene hipo aquí. La frecuencia de activación es de 50 Hz, esto se debe a que la energía se toma de la CA, por lo tanto, el latch se restablece a la frecuencia de la red.

Si necesita una opción bloqueada, en este caso, la fuente de alimentación del chip IR2153 debe tomarse constante, o más bien desde condensadores de alto voltaje. El voltaje de salida de este circuito se tomará de un rectificador de onda completa.

El diodo principal será un diodo Schottky en el paquete TO-247, elija la corriente para su transformador.

Si no desea tomar un estuche grande, entonces en el programa Layout es fácil cambiarlo a TO-220. Hay un capacitor de 1000 uF en la salida, es suficiente para cualquier corriente, ya que a altas frecuencias la capacitancia se puede configurar menos que para un rectificador de 50 hercios.

También es necesario anotar elementos auxiliares tales como snubbers (Snubber) en la tubería del transformador;

condensadores de suavizado;

así como un capacitor en Y entre las tierras de los lados alto y bajo, que amortigua el ruido en el devanado de salida de la fuente de alimentación.

Hay un excelente video sobre estos condensadores en YouTube (el autor adjuntó el enlace en la descripción debajo de su video (enlace FUENTE al final del artículo)).

No puede omitir la parte de ajuste de frecuencia del circuito.

Este es un capacitor de 1 nF, el autor no recomienda cambiar su valor, pero colocó una resistencia de sintonización en la parte de conducción, había razones para esto. El primero de ellos es la selección exacta de la resistencia deseada, y el segundo es un pequeño ajuste del voltaje de salida usando la frecuencia. Y ahora un pequeño ejemplo, digamos que estás haciendo un transformador y ves que a una frecuencia de 50 kHz el voltaje de salida es de 26V y necesitas 24V. Al cambiar la frecuencia, puede encontrar un valor en el que la salida será de 24 V requerida. Al instalar esta resistencia, usamos un multímetro. Sujetamos los contactos en cocodrilos y giramos la perilla de la resistencia, logramos la resistencia deseada.

Ahora puede ver la segunda placa de prueba en la que se realizaron las pruebas. Son muy similares, pero el tablero de protección es un poco más grande.

El autor realizó maquetas para ordenar con tranquilidad la fabricación de esta placa en China. En la descripción debajo del video original del autor, encontrará un archivo con este tablero, esquema y sello. Habrá dos bufandas y la primera y la segunda opción, para que puedas descargar y repetir este proyecto.

Después de ordenar, el autor esperaba con ansias el tablero, y ahora han llegado. Abrimos el paquete, las tablas están lo suficientemente bien embaladas, no encontrará fallas. Los inspeccionamos visualmente, todo parece estar bien e inmediatamente procedemos a soldar el tablero.

Y ahora ella está lista. Todo se parece a esto. Ahora repasemos rápidamente los elementos principales que no se mencionaron anteriormente. En primer lugar, estos son fusibles. Hay 2 de ellos, en el lado alto y bajo. El autor usó esos redondos, porque sus tamaños son muy modestos.

A continuación vemos los condensadores de filtro.

Puede obtenerlos de una fuente de alimentación de computadora antigua. El autor enrolló el estrangulador en el anillo t-9052, 10 vueltas con un cable de 0,8 mm 2, pero puede usar un estrangulador de la misma fuente de alimentación de la computadora.
Puente de diodos: cualquiera, con una corriente de al menos 10 A.

También hay 2 resistencias en la placa para descargar la capacitancia, una en el lado alto y la otra en el lado bajo.

Los radioaficionados suelen utilizar fuentes de alimentación conmutadas en diseños caseros. Con dimensiones relativamente pequeñas, pueden proporcionar una alta potencia de salida. Con el uso de un circuito de pulsos, se volvió realista obtener una potencia de salida de varios cientos a varios miles de vatios. Al mismo tiempo, las dimensiones del propio transformador de impulsos no son más grandes que una caja de fósforos.

Fuentes de alimentación conmutadas: principio de funcionamiento y características

La principal característica de las fuentes de alimentación conmutadas es una 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 un alto voltaje. Por ejemplo, para obtener un voltaje de salida de 12 voltios a una corriente de 1 amperio (en el caso de un transformador de red), debe enrollar 5 vueltas de cable con una sección transversal de aproximadamente 0,6–0,7 mm.

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

Sin embargo, a pesar de que tales bloques son mucho más baratos, más compactos, tienen alta potencia y bajo peso, tienen relleno electrónico, por lo tanto, son menos confiables en comparación con un transformador de red. Demostrar su falta de confiabilidad es muy simple: tome cualquier fuente de alimentación conmutada sin protección y cierre los terminales de salida. En el mejor de los casos, el bloque fallará, en el peor, explotará y ningún fusible salvará el bloque.

La práctica muestra que el fusible en la fuente de alimentación de conmutación se quema en último lugar, los interruptores de alimentación y el generador maestro se apagan primero, luego todas las partes del circuito a su vez.

Las fuentes de alimentación de pulsos tienen una serie de protecciones tanto en la entrada como en la salida, pero no siempre ahorran. Para limitar la corriente de entrada al inicio del circuito, casi todos los SMPS con una potencia de más de 50 vatios utilizan un termistor que se encuentra en la entrada de los circuitos.

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

Una simple fuente de alimentación conmutada de bricolaje

Considere 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 solo es compacto, sino que también funciona en una amplia gama de tensiones de alimentación.

Una fuente de alimentación conmutada hecha en casa tiene una potencia relativamente pequeña, dentro de los 2 vatios, pero es literalmente indestructible, sin miedo ni siquiera a los cortocircuitos a largo plazo.

Esquema de una fuente de alimentación de conmutación simple.

La fuente de alimentación es una fuente de alimentación de tipo autogenerador de conmutación de baja potencia, ensamblada en un solo transistor. El oscilador 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 de conmutación simple.

El transformador de pulsos tiene tres devanados, colector o primario, devanado base y secundario.

Un punto importante es el devanado del transformador: tanto la placa de circuito impreso como el diagrama indican 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 celulares, ya que el 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 el aislamiento y enrollamos el devanado base con el mismo cable, 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, se obtiene alrededor de 1 voltio por vuelta.

Video sobre cómo probar esta fuente de alimentación:

Fuente de alimentación conmutada estabilizada de bricolaje en el SG3525

Considere paso a paso cómo hacer una fuente de alimentación estabilizada en el chip SG3525. Hablemos de las ventajas de este esquema. El primero y más importante es la estabilización del voltaje de salida. También hay un arranque suave, protección contra cortocircuitos y autograbación.

Primero, veamos el diagrama del dispositivo.

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

No creas que debido a esto el esquema se volverá más complicado. Por el contrario, todo se vuelve más fácil, seguro y económico. Por ejemplo, si coloca un controlador en la salida del microcircuito, entonces necesita un flejado para él.

Miremos más allá. En este esquema, se implementan un microinicio y un autoarranque.

Esta es una solución muy productiva, le permite deshacerse de la necesidad de una fuente de alimentación de reserva. De hecho, hacer una fuente de alimentación para una fuente de alimentación no es una buena idea, pero esa solución es simplemente perfecta.

Todo funciona de la siguiente manera: un capacitor se carga a partir de una constante, y cuando su voltaje supera un nivel predeterminado, este bloque se abre y descarga el capacitor en el circuito.

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

Sin esta resistencia, la unidad no arrancará. Esta resistencia es diferente para cada voltaje y debe calcularse a partir de tales consideraciones que a la tensión nominal de salida se disipó 1 W de potencia.

Consideramos la resistencia de la resistencia:

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

También en el diagrama hay un comienzo suave. 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 con la ayuda de esta resistencia y un condensador.

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, puede obtener cualquier voltaje en la salida.

Cálculo de la estabilización de tensión:

U out \u003d 2 + U stub1 + U stub2
U fuera \u003d 2 + 11 + 11 \u003d 24V
Es posible un error de + - 0,5 V.

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

Ahora podemos pasar a la consideración de la placa de circuito impreso. Como puede ver, todo es bastante compacto aquí. También vemos un lugar para un transformador, es toroidal. Sin ningún problema, 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 dónde ponerlos a la salida. Si no le gusta, haga su propio diseño de PCB.

Puede preguntar, ¿por qué no aumentar la tarifa y hacer todo bien? La respuesta es la siguiente: esto se hizo con la expectativa de que sería más barato pedir un tablero en producción, ya que los tableros tienen más de 100 metros cuadrados. mm son mucho más caros.

Bueno, ahora es el momento de armar el esquema. Todo es estándar aquí. Soldamos sin ningún problema. Enrollamos el transformador y lo instalamos.

Compruebe el voltaje de salida. Si está presente, entonces ya puede estar incluido en la red.

Primero, verifiquemos el voltaje de salida. Como puede ver, el bloque está diseñado para un voltaje de 24 V, pero resultó un poco menos debido a la propagación de los diodos zener.

Este error no es crítico.

Ahora veamos 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 cargar aún más.

Vídeo sobre esta fuente de alimentación conmutada:

Revisamos los 3 mejores circuitos de fuente de alimentación de conmutación TOP 3. En base a 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.