Podesivi SMPS krug 0-100V od 50 A

Preklopno napajanje podesivo velike snage savršeno je za potrebe laboratorijskog rada. Topologija koja se koristi za projektiranje sustava je preklopna topologija - polukontrolirani most.

Napisao i dostavio: Dhrubajyoti Biswas

Korištenje IC UC3845 kao glavnog kontrolera

Prekidačka opskrba napaja se IGBT odašiljačima i dalje se kontrolira krugom UC3845.
Mrežni napon prolazi ravno kroz EMC filtar koji se dalje provjerava i filtrira na C4 kondenzatoru.

Kako je kapacitet velik (50 ampera), dotok u ograničavajući krug s prekidačem Re1 i također na R2.

Zavojnica i ventilator releja, uzeti iz AT ili ATX napajanja, napajaju se od 12V. Snaga se dobiva putem otpornika iz pomoćnog napajanja od 17V.

Idealno je odabrati R1 tako da napon na ventilatoru i zavojnici releja bude ograničen na 12V. S druge strane, pomoćno napajanje koristi krug TNY267, a R27 olakšava zaštitu od podnapona pomoćnog napajanja.

Napajanje se neće uključiti ako je struja manja od 230V. Upravljački krug UC3845 rezultira 47% radnog ciklusa (maks.) S izlaznom frekvencijom 50 kHz.

Krug se dalje napaja uz pomoć zener diode, koja zapravo pomaže u smanjenju napona napajanja, pa čak pomaže i pomicanju UVLO praga donjih 7,9 V i gornjih 8,5 V na 13,5 V, odnosno 14,1 V.

Izvor pokreće napajanje i počinje raditi na 14,1V. Nikad ne pada ispod 13,5 V i dodatno pomaže u zaštiti IGBT-a od desaturacije. Međutim, izvorni prag UC3845 trebao bi se postaviti što je moguće niže.

Kontrole sklopa MOSFET T2, koje pomažu u radu Tr2 transformatora, nude plutajući pogon i galvansku izolaciju za gornji IGBT.

Kroz tvorničke krugove T3 i T4 pomaže u pogonu T5 i T6 IGBT-a, a prekidač dalje ispravlja mrežni napon na Tr1 transformatoru.

Kako se izlaz ispravlja i doseže prosjek, zaglađuju ga L1 zavojnica i kondenzatori C17. Povratna informacija napona dalje je povezana s izlaza na pin 2 i IO1.

Nadalje, izlazni napon napajanja možete postaviti i pomoću potenciometra P1. Nema potrebe za galvanskom izolacijom povratnih informacija.

To je zato što je upravljački krug ovog podesivog SMPS-a povezan sa sekundarnim SMPS-om i ne ostavlja vezu s mrežom. Povratna informacija struje prolazi kroz strujni transformator TR3 točno na 3-polni IO1, a prag zaštite od prekomjerne struje može se postaviti pomoću P2.

Ulazno napajanje od 12 V može se nabaviti iz ATX napajanja

Shema stupnja kontrolera

Preklopna faza IGBT-a

+ U1 i -U1 mogu se dobiti iz mrežnog ulaza od 220 V nakon odgovarajućeg ispravljanja i filtriranja

Korištenje hladnjaka za poluvodiče

Također, imajte na umu da diode D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', tranzistore T5 i T6 stavite na hladnjak zajedno s mostom. Treba paziti da snuberi R22 + D8 + C14, kondenzatori C15 i diode D7 budu blizu IGBT-a. LED1 signalizira rad napajanja, a LED2 grešku ili trenutni način rada.

LED dioda svijetli kad opskrba prestane raditi u naponom modu. Kada je u naponskom načinu, IO1 pin 1 postavljen je na 2,5 V, inače ima 6V. LED svjetlo je opcija, a isto možete isključiti tijekom izrade.

Kako izraditi induktorski transformator

Induktivnost: Za energetski transformator TR1, omjer transformacije je oko 3: 2 i 4: 3 u primarnom i sekundarnom. U feritnoj jezgri također postoji zračni jaz u obliku EE.

Ako želite sami navijati, upotrijebite jezgru kakva je u pretvaraču veličine 6,4 cm2.

Primarni je od 20 zavoja s 20 žica, a svaki ima promjer od 0,5 mm do 0,6 mm. Sekundarni 14 zavoja s 28 promjera također je istog mjerenja kao i primarni. Štoviše, također je moguće stvoriti namote od bakrenih traka.

Važno je napomenuti da primjena jedne debele žice nije moguća ideja zbog učinka kože.

Budući da namotavanje nije potrebno, možete namotati primarno prvo praćeno sekundarnim. Tr2 transformator pogonskog sklopa Tr2 ima tri namota sa po 16 zavoja.

Korištenjem tri uvijene izolirane žice zvona moraju se svi namoti odjednom namotati ostavljajući zračni razmak na rani feritne jezgre.

Dalje, uzimanje glavnog napajanja iz AT ili ATX jedinice za napajanje računala s dijelom jezgre od oko 80 do 120 mm2. Trenutni transformator Tr3 ima 1 do 68 okretaja na feritnom prstenu i broj zavoja ili veličina ovdje nisu kritični.

Međutim, mora se slijediti postupak orijentacije namota transformatora. Također morate koristiti EMI filter s dvostrukom prigušnicom.

Izlazna zavojnica L1 ima dvije paralelne prigušnice od 54uH na prstenovima željeznog praha. Ukupna induktivnost konačno iznosi 27uH, a zavojnice su namotane dvjema magnetskim bakrenim žicama promjera 1,7 mm, što čini ukupni presjek L1 na približno 9 mm2.

Izlazna zavojnica L1 pričvršćena je na negativnu granu koja ne dovodi do RF napona na katodi diode. To olakšava postavljanje istog u hladnjak bez ikakve izolacije.

Odabir IGBT specifikacija

Maksimalna ulazna snaga preklopljenog napajanja je oko 2600 W, a rezultirajuća učinkovitost veća je od 90%. U komutacijskom napajanju možete koristiti STGW30NC60W IGBT tip ili možete koristiti i druge inačice poput STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W ili IRG4PC40W.

Također možete koristiti brzu izlaznu diodu s odgovarajućom strujom. U najgorem slučaju, gornja dioda dobiva prosječnu struju od 20A, dok donja dioda u sličnoj situaciji dobiva 40A. Stoga je bolje koristiti gornju diodu polustruju od donje.

Za gornju diodu možete upotrijebiti HFA50PA60C, STTH6010W ili DSEI60-06A, ali i dva DSEI30-06A i HFA25PB60. Za donju ili donju diodu možete upotrijebiti dvije HFA50PA60C, STTH6010W ili DSEI60-06A, a ostale četiri DSEI30-06A i HFA25PB60.

Važno je da dioda hladnjaka mora izgubiti 60 W (približno), a gubitak u IGBT-u može iznositi 50 W. Međutim, prilično je teško utvrditi gubitak D7 jer ovisi o svojstvu Tr1.

Štoviše, gubitak mosta može iznositi 25 W. Prekidač S1 omogućuje isključivanje u stanju pripravnosti prvenstveno zbog čestih prekida napajanja, što možda nije pravilno, posebno kada se koristi u laboratoriju. U stanju mirovanja potrošnja je oko 1W i S1 se može preskočiti.

Ako želite konstruirati izvor napajanja s fiksnim naponom, to je također izvedivo, ali za isti je bolje primijeniti omjer transformatora Tr1 za maksimalnu učinkovitost, na primjer, u primarnoj upotrebi 20 okretaja i u sekundarnoj upotrebi 1 okretu za 3,5 V - 4 V.