Dnes uděláme krok o krok výš elektronika, konkrétně sestavíme synchronní usměrňovač. Zařízení není nové, ale dosud velmi populární.
Autorem tohoto domácího produktu je Roman (autor kanálu YouTube „Open Frime TV“).
Jak víte, v jakémkoli napájecím zdroji je výstupem usměrňovací dioda. V poslední době se široce používají Schottkyho diody, protože mají nižší úbytek napětí, a proto méně zahřívají. Ale stále se topí a při vysokých výkonech je působivé.
Pokud dáte ultrarychlou diodu, pak je situace ještě horší, protože úbytek napětí je větší, a odtud se objevuje jeden z nejdůležitějších problémů - jsou to radiátory.
Dobře nemůžete nastavit horní a dolní stranu na jednom radiátoru, protože může dojít k selhání a na výstupu bude vysoké napětí. Musíte tedy oddělit horkou a studenou stranu na různých radiátorech. Ale ne každý má správné množství radiátorů, aby vše ochladil. A při vysokých kapacitách nelze obejít bez nuceného chlazení.
Inteligentní lidé začali o tomto problému přemýšlet a našli jednoduchou cestu ven - místo diod používali tranzistory s efektem pole.
Jejich odpor na otevřeném kanálu je velmi malý, a proto proud, který jimi prochází, bude produkovat méně tepla. Na první pohled je vše jednoduché, ale ne. Pro správnou funkci vyžadují tranzistory řádnou kontrolu. Zde inteligentní lidé také pracovali a vytvářeli mikroobvody pro řízení tranzistorů v synchronním usměrňovači.
Musíme jen sestavit obvod a zjistit, jak to funguje. Samotné schéma je před vámi:
Jak vidíte, není zde vůbec nic. Usměrňovací čip je pouze v balíčku smd.
Z toho se ukazuje, že schéma řízení nebude zabírat mnoho místa a účinnost se výrazně zvýší. Zkusme tedy zjistit, jak to funguje. První věc, která upoutá vaše oko, je, že střed bude plus, a postranní body budou mínus.
Je to proto, že tranzistory se zapínají opačným směrem.
Usměrňovač pracuje takto: Předpokládejme, že během prvního impulsu máme takové známky na vinutí.
Tento čip monitoruje a otevírá spodní tranzistor.
Proud v tomto okamžiku protéká tímto obvodem:
Následuje druhý impuls.
Nyní se horní tranzistor otevře a přenese proud do zátěže.
Zkušení elektrotechničtí inženýři si okamžitě pamatují vnitřní diodu v tranzistoru, ale pokud se znovu podíváte na signály napětí, je jasné, proč je tranzistor zapnutý v opačném směru.
Když je jeden tranzistor otevřený, druhý je podporován vysokým napětím a dioda a priori nemůže projít proudem.
Každá akce má však důsledky, v našem případě se to projevuje ve skutečnosti, že na tranzistor jsou aplikovány dvě amplitudy napětí. Jak chápete, je to špatné. Dozvieme se o tom více ve skutečném výpočtu.
Nyní, pokud jde o zbývající prvky obvodu. Zenerova dioda je nutná k omezení napájení mikroobvodu, protože by neměla přesáhnout 20V.
Kondenzátor vyhlazuje napájecí napětí čipu.
Rezistor směřující k zemi lze zvolit v rozsahu od 25 do 150 kOhm, ovlivňuje to rychlost otevření tranzistoru. Autor si vybral odpor 30 kOhm, což je dost.
Také bránící odpor ovlivňuje rychlost otevírání, jeho hodnocení může být od 10 do 30 Ohmů, můžete limit rozšířit více, to je jen na vás.
Abych otestoval funkčnost tohoto obvodu, musel jsem nakreslit pečeť. Jedná se o čistě synchronní usměrňovací desku. Můžete si stáhnout obvod a signet ZDE.
Může být zabudován do jakéhokoli polovičního napájecího zdroje a zapomenout na přehřátí výstupní části. Jak vidíte, ukázalo se, že podpis byl kompaktní. Šířka výkonových stop je malá, ale jak již bylo zmíněno, jedná se o rozložení.
Po vyleptání desky ji pájejte. Problémy mohou nastat pouze s mikroobvodem, ale pokud to zkusíte, pak vše dopadne. Výsledkem je takové krásné zařízení:
Nyní pojďme mluvit podrobněji o výpočtu. Protože se jedná o zkušební verzi autora a není vybaven hlavní částí, použijeme k jejímu zahájení externí transformátor z nějakého starého projektu. Hlavní část je zde IR2153. Výstup by měl přijímat asi 24V.
Výpočty tohoto bloku před vámi:
Zajímá nás takový parametr, jako je hodnota amplitudy sekundárního napětí, máme 28V. A nyní vynásobíme tuto hodnotu 2, proč, jak je uvedeno výše. A na přijatém napětí musíme vybrat tranzistor. Jdeme do katalogu tranzistorů rozhlasového trhu a začneme se zabývat tím, co je k dispozici.
A zde se objevují minusy synchronního usměrňovače, objevují se v poměru ceny, napětí tranzistoru a odporu otevřeného kanálu.
Jak vidíte, čím vyšší napětí, tím větší odpor, a pokud je odpor nízký, pak je cena tohoto tranzistoru poměrně vysoká. Pak se však každý rozhodne, zda takový usměrňovač potřebuje nebo ne.
Abychom mohli optimálně zvolit tranzistor, musíme pochopit, kolik energie se rozptýlí. Zákon babičky Ohmy nám v tom pomůže.
Vyberte tranzistor ve dvojité amplitudě. Poměr cena-odpor-odpor kanálu, výběr klesl na 75nf75.
Po výpočtu proudu 10 A získáme výkon 1,1 W. Nyní porovnejte synchronní usměrňovač se schottkyho diodou. Se stejným 10A získáme 4W. Výsledek je zřejmý.
Obecně, význam takového usměrňovače je následující, při nízkém napětí je několikrát lepší než dioda, ale se zvýšením napětí se obrázek už nestane tak krásným.
Cena komponent je vysoká a účinnost je o několik procent vyšší. Uvidíme, jak zařízení funguje. Připojíme sekundární obvod pomocí vodičů přímo k desce a sledujeme výstupní napětí, to je asi 24V, což odpovídá dříve vypočítanému.
To znamená, že deska pracuje normálně. Nedoporučuje se provést zkoušku zahřívání, protože řidič je slabý. Nyní kontrolujeme pouze výkon.
Nyní, abychom demonstrovali práci, můžeme postavit sondu osciloskopu na bránu tranzistoru a vidět, jak se otevírá.
Jak vidíte, hybnost je trochu ohromená. To znamená, že k vytápění budou přidány ztráty ze spínání, ale nejsou tak významné.
Ano, a přesto, během konstrukce tohoto usměrňovače můžete snadno vystoupit na hrábě. Vyskytují se ve formě neoriginálních tranzistorů, ve kterých je odpor v otevřeném kanálu mnohem více uveden v datovém listu. Toto je nyní velmi důležité téma.
Teď je čas na konec. Děkuji za pozornost. Uvidíme se brzy!