Регулируемая цепь SMPS 0-100 В, 50 А

Регулируемый импульсный источник питания высокой мощности идеально подходит для лабораторных работ. Топология, используемая при проектировании системы, - это коммутационная топология - полууправляемый мост.

Автор и представленный: Дхрубаджоти Бисвас

Использование IC UC3845 в качестве главного контроллера

Импульсный источник питания питается от передатчиков IGBT и дополнительно управляется схемой UC3845.
Напряжение сети проходит напрямую через фильтр ЭМС, который дополнительно проверяется и фильтруется на конденсаторе C4.

Поскольку емкость велика (50 ампер), приток в цепи ограничения с переключателем Re1, а также на R2.

Катушка реле и вентилятор, снятые с блока питания AT или ATX, питаются от 12 В. Питание осуществляется через резистор от вспомогательного источника питания 17 В.

Лучше всего выбрать R1 так, чтобы напряжение на вентиляторе и катушке реле ограничивалось до 12 В. Вспомогательное питание, с другой стороны, использует схему TNY267, а R27 обеспечивает защиту от пониженного напряжения вспомогательного питания.

Электропитание не включится, если сила тока ниже 230 В. Схема управления UC3845 обеспечивает рабочий цикл 47% (макс.) С выходной частотой 50 кГц.

Схема дополнительно питается с помощью стабилитрона, который фактически помогает снизить напряжение питания и даже помогает сдвинуть порог UVLO с нижнего 7,9 В и верхнего 8,5 В до 13,5 В и 14,1 В соответственно.

Источник включает питание и начинает работать от 14,1В. Оно никогда не опускается ниже 13,5 В и дополнительно помогает защитить IGBT от рассыщения. Однако исходный порог UC3845 должен быть как можно более низким.

Контроллер цепи MOSFET T2, который помогает заставить трансформатор Tr2 работать, предлагает плавающий привод и гальваническую развязку для верхнего IGBT.

Именно через формирующие цепи T3 и T4 он помогает управлять T5 и T6 IGBT, а переключатель дополнительно выпрямляет линейное напряжение на силовом трансформаторе Tr1.

Когда выходной сигнал выпрямляется и достигает среднего значения, он сглаживается катушкой L1 и конденсаторами C17. Обратная связь по напряжению дополнительно подключена от выхода к контакту 2 и IO1.

Кроме того, вы также можете установить выходное напряжение источника питания с помощью потенциометра P1. Гальваническая развязка обратной связи не требуется.

Это связано с тем, что цепь управления этого регулируемого SMPS соединена с вторичным SMPS и не оставляет соединения с сетью. Обратная связь по току проходит через трансформатор тока TR3 прямо на 3 контакта IO1, и порог защиты от перегрузки по току может быть установлен с помощью P2.

Входное питание 12 В может быть получено от блока питания ATX.

Схема ступени контроллера

Стадия переключения IGBT

+ U1 и -U1 могут быть получены от входа сети 220 В после соответствующего выпрямления и фильтрации.

Использование радиатора для полупроводников

Также не забудьте разместить диоды D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', транзисторы T5 и T6 на радиаторе вместе с мостом. Следует позаботиться о размещении демпферов R22 + D8 + C14, конденсаторов C15 и диодов D7 рядом с IGBT. Светодиод LED1 сигнализирует о работе источника питания, а LED2 сигнализирует об ошибке или текущем режиме.

Светодиод горит, когда питание перестало работать в режиме напряжения. В режиме напряжения на контакте 1 IO1 установлено значение 2,5 В, в противном случае - 6 В. Светодиодный свет является опцией, и вы можете исключить ее при изготовлении.

Как сделать индуктивный трансформатор

Индуктивность: Для силового трансформатора TR1 коэффициент трансформации составляет примерно 3: 2 и 4: 3 в первичной и вторичной обмотках. Также имеется воздушный зазор в ферритовом сердечнике EE-формы.

Если вы хотите намотать его самостоятельно, используйте сердечник, как в инверторе, размером около 6,4 см2.

Первичная обмотка состоит из 20 витков с 20 проводами диаметром от 0,5 до 0,6 мм каждый. 14 витков вторичной обмотки с диаметром 28 имеют такие же размеры, как и первичная обмотка. Более того, также возможно создание обмоток из медных лент.

Важно отметить, что применение одинарной толстой проволоки невозможно из-за скин-эффекта.

Поскольку обмотка не требуется, вы можете сначала намотать первичную, а затем вторичную. Трансформатор драйвера переднего затвора Тр2 имеет три обмотки по 16 витков каждая.

При использовании трех скрученных изолированных проводов звонка все обмотки должны быть намотаны одновременно, оставляя воздушный зазор на обмотке ферритового сердечника.

Затем возьмем основной источник питания от блока питания AT или ATX компьютера с сечением жилы от 80 до 120 мм2. Трансформатор тока Tr3 имеет от 1 до 68 витков на ферритовом кольце, и количество витков или размер здесь не критичны.

Однако необходимо соблюдать процесс ориентирования обмотки трансформаторов. Также необходимо использовать фильтр электромагнитных помех с двойным дросселем.

Выходная катушка L1 имеет две параллельные катушки индуктивности по 54 мкГн на кольцах из порошкового железа. В итоге общая индуктивность составляет 27 мкГн, а катушки намотаны двумя магнитными медными проводами диаметром 1,7 мм, что делает общее поперечное сечение L1 примерно 9 мм2.

Выходная катушка L1 подключена к отрицательной ветви, поэтому на катоде диода отсутствует высокочастотное напряжение. Это облегчает его установку в радиатор без какой-либо изоляции.

Выбор спецификаций IGBT

Максимальная входная мощность импульсного источника питания составляет около 2600 Вт, а результирующий КПД превышает 90%. В импульсном источнике питания вы можете использовать IGBT типа STGW30NC60W или другие варианты, такие как STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W или IRG4PC40W.

Вы также можете использовать быстрый выходной диод с соответствующим номинальным током. В худшем случае средний ток верхнего диода составляет 20 А, а нижний диод в аналогичной ситуации - 40 А. Таким образом, лучше использовать верхний полуток диода, чем нижний.

В качестве верхнего диода вы можете использовать HFA50PA60C, STTH6010W или DSEI60-06A, либо два DSEI30-06A и HFA25PB60. Для нижнего или нижнего диода вы можете использовать два HFA50PA60C, STTH6010W или DSEI60-06A, иначе четыре DSEI30-06A и HFA25PB60.

Важно, чтобы диод радиатора терял 60 Вт (приблизительно), а потери в IGBT могли составлять 50 Вт. Однако установить потерю D7 довольно сложно, так как она зависит от свойства Tr1.

Причем потери на мосту могут составлять 25 Вт. Переключатель S1 обеспечивает отключение в режиме ожидания в первую очередь из-за того, что частое переключение сети может быть неправильным, особенно при использовании его в лаборатории. В режиме ожидания потребление составляет около 1 Вт, и S1 можно пропустить.

Если вы хотите создать источник питания с фиксированным напряжением, это также возможно, но для того же лучше использовать коэффициент трансформации Tr1 для максимальной эффективности, например, при первичном использовании 20 витков и при вторичном использовании 1 виток для 3,5 В - 4 В.