La fuente de alimentación conmutada ajustable de alta potencia es perfecta para trabajos de laboratorio. La topología utilizada para diseñar el sistema es la topología de conmutación: medio puente controlado.
Escrito y enviado por: Dhrubajyoti Biswas
Uso de IC UC3845 como controlador principal
La fuente de conmutación se alimenta con transmisores IGBT y además está controlada por el circuito UC3845.
La tensión de red pasa directamente a través del filtro EMC que se comprueba y filtra en el condensador C4.
Como la capacidad es alta (50 amperios), la entrada en el circuito de limitación con el interruptor Re1 y también en R2.
La bobina del relé y el ventilador, tomados de la fuente de alimentación AT o ATX, se alimentan de 12V. La energía se obtiene a través de la resistencia de la fuente auxiliar de 17V.
Es ideal seleccionar R1 para que el voltaje en el ventilador y la bobina del relé se limite a 12V. La fuente auxiliar, por otro lado, utiliza un circuito TNY267 y R27 facilita la protección contra subtensión de la energía auxiliar.
La alimentación no se encenderá si la corriente es inferior a 230 V. El circuito de control UC3845 da como resultado un ciclo de trabajo del 47% (máx.) Con la frecuencia de salida de 50 kHz.
El circuito se alimenta aún más con la ayuda del diodo Zener, que en realidad ayuda a reducir el voltaje de suministro e incluso ayuda a cambiar el umbral de UVLO de 7,9 V inferior y 8,5 V superior a 13,5 V y 14,1 V respectivamente.
La fuente inicia la alimentación y comienza a funcionar con 14.1V. Nunca baja de 13,5 V y además ayuda a proteger el IGBT de la desaturación. Sin embargo, el umbral original de UC3845 debería establecerse lo más bajo posible.
Los controles del circuito MOSFET T2, que ayudan a que el transformador Tr2 funcione, ofrecen un accionamiento flotante y aislamiento galvánico para el IGBT superior.
Es a través de los circuitos de formación de T3 y T4 que ayuda a impulsar T5 y T6 de IGBT y el interruptor rectifica aún más el voltaje de línea al transformador de potencia Tr1.
A medida que la salida se rectifica y alcanza un promedio, es suavizada por la bobina L1 y los condensadores C17. La retroalimentación de voltaje se conecta además desde la salida al pin 2 y IO1.
Además, también puede configurar el voltaje de salida de la fuente de alimentación con el potenciómetro P1. No hay necesidad de aislamiento galvánico de retroalimentación.
Es porque el circuito de control de este SMPS ajustable está conectado con el SMPS secundario y no deja ninguna conexión con la red. La retroalimentación de corriente pasa a través del transformador de corriente TR3 directamente a 3 pines IO1 y el umbral de protección de sobrecorriente se puede configurar usando P2.
La fuente de entrada de 12V se puede adquirir de una fuente de alimentación ATX
El esquema de la etapa del controlador
La etapa de conmutación de IGBT
+ U1 y -U1 pueden derivarse de la entrada de 220 V de la red después de la rectificación y filtración adecuadas
Uso del disipador de calor para los semiconductores
Además, recuerde colocar los diodos D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', los transistores T5 y T6 en el disipador de calor junto con el puente. Se debe tener cuidado de colocar amortiguadores R22 + D8 + C14, condensadores C15 y diodos D7 cerca del IGBT. El LED1 señala el funcionamiento de la alimentación y el LED2 señala el error o el modo actual.
El LED se ilumina cuando el suministro ha dejado de funcionar en modo voltaje. Cuando está en modo de voltaje, el pin 1 de IO1 está configurado en 2.5V; de lo contrario, generalmente tiene 6V. La luz LED es una opción y puede excluirla durante la fabricación.
Cómo hacer el transformador inductor
Inductancia: Para el transformador de potencia TR1, la relación de transformación es de alrededor de 3: 2 y 4: 3 en primario y secundario. También hay un espacio de aire en el núcleo de ferrita que tiene forma de EE.
Si está buscando enrollarlo usted mismo, use un núcleo como está en un inversor que debe medir alrededor de 6,4 cm2.
El primario es de 20 vueltas con 20 cables y cada uno tiene un diámetro de 0,5 mm a 0,6 mm. El secundario 14 vueltas con 28 diámetros también es de la misma medida que el primario. Además, también es posible crear bobinados de tiras de cobre.
Es importante notar que la aplicación de un solo alambre grueso no es una idea posible debido al efecto piel.
Ahora, dado que no se requiere el devanado, puede enrollar el primario primero seguido del secundario. El transformador controlador de puerta delantera Tr2 posee tres devanados que tienen 16 vueltas cada uno.
Es mediante el uso de tres alambres de campana aislados retorcidos que todos los devanados deben enrollarse a la vez dejando un espacio de aire en la herida del núcleo de ferrita.
A continuación, tome la fuente de alimentación principal de la unidad de fuente de alimentación AT o ATX de una computadora con la sección del núcleo de alrededor de 80 a 120 mm2. El transformador Tr3 de corriente es de 1 a 68 vueltas en anillo de ferrita y el número de vueltas o tamaño no es crítico aquí.
Sin embargo, se debe seguir el proceso para orientar el devanado de los transformadores. También es necesario utilizar un filtro EMI de doble estrangulador.
La bobina de salida L1 tiene dos inductores paralelos de 54uH sobre anillos de polvo de hierro. La inductancia total es finalmente 27uH y las bobinas están enrolladas por dos alambres magnéticos de cobre de 1,7 mm de diámetro, lo que hace que la sección transversal total de L1 sea de aprox. 9 mm2.
La bobina de salida L1 está unida a una rama negativa que no produce voltaje de RF en el cátodo del diodo. Esto facilita el montaje del mismo en el disipador de calor sin ningún aislamiento.
Selección de las especificaciones de IGBT
La potencia de entrada máxima de la fuente de alimentación conmutada es de alrededor de 2600 W y la eficiencia resultante es superior al 90%. Al cambiar la fuente de alimentación, puede usar el tipo IGBT STGW30NC60W o también puede usar otras variantes como STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W o IRG4PC40W.
También puede utilizar un diodo de salida rápida que tenga una corriente nominal adecuada. En el peor de los casos, el diodo superior obtiene una corriente promedio de 20 A, mientras que el diodo inferior en una situación similar obtiene 40 A. Por lo tanto, es mejor utilizar la media corriente del diodo superior que la inferior.
Para el diodo superior, puede usar, ya sea HFA50PA60C, STTH6010W o DSEI60-06A, más dos DSEI30-06A y HFA25PB60. Para el diodo inferior o inferior, puede utilizar dos HFA50PA60C, STTH6010W o DSEI60-06A, más cuatro DSEI30-06A y HFA25PB60.
Es importante que el diodo del disipador de calor debe perder 60W (aprox.) Y la pérdida en IGBT puede representar 50W. Sin embargo, es bastante difícil determinar la pérdida de D7 ya que depende de la propiedad Tr1.
Además, la pérdida del puente puede representar 25W. El interruptor S1 permite el apagado en modo de espera principalmente debido a que el cambio frecuente de la red puede no ser adecuado, específicamente cuando se usa para laboratorio. En el estado de espera, el consumo es de alrededor de 1W y se puede omitir S1.
Si está buscando construir una fuente de suministro de voltaje fijo, también es factible pero para el mismo es mejor aplicar una relación de transformador de Tr1 para una máxima eficiencia, por ejemplo, en el uso primario 20 vueltas y en el uso secundario 1 vuelta por 3,5 V - 4 V.
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