A fonte de alimentação de comutação ajustável de alta potência é perfeita para fins de trabalho de laboratório. A topologia usada para projetar o sistema é a topologia de comutação – meia ponte controlada.
Escrito e enviado por: Dhrubajyoti Biswas
Usando IC UC3845 como o controlador principal
A fonte de comutação é alimentada com transmissores IGBT e é ainda controlada pelo circuito UC3845.
A tensão da rede passa direto pelo filtro EMC, que é verificado e filtrado no capacitor C4.
Como a capacidade é alta (50 amperes), a entrada no circuito limitador com chave Re1 e também em R2.
A bobina do relé e a ventoinha, retiradas da fonte de alimentação AT ou ATX, são alimentadas por 12V. A alimentação é obtida através do resistor da alimentação auxiliar de 17V.
É ideal selecionar R1 de modo que a tensão no ventilador e na bobina do relé limite a 12V. A alimentação auxiliar, por outro lado, usa o circuito TNY267 e o R27 facilita a proteção contra subtensão da alimentação auxiliar.
A energia não ligará se a corrente for inferior a 230V. O circuito de controle UC3845 resulta em um ciclo de trabalho de 47% (Máx.) com a frequência de saída de 50 kHz.
O circuito é ainda alimentado com a ajuda do diodo zener, o que realmente ajuda a reduzir a tensão de alimentação e até ajuda a mudar o limite UVLO de 7,9 V inferior e 8,5 V superior para 13,5 V e 14,1 V, respectivamente.
A fonte inicia a alimentação e começa a trabalhar em 14,1V. Ele nunca fica abaixo de 13,5V e ainda ajuda a proteger o IGBT da dessaturação. No entanto, o limite original do UC3845 deve ser definido o mais baixo possível.
Os controles do circuito MOSFET T2, que ajudam a fazer o transformador Tr2 funcionar, oferecem acionamento flutuante e isolamento galvânico para o IGBT superior.
É através dos circuitos de formação de T3 e T4 que ajuda a acionar T5 e T6 de IGBT e o interruptor retifica ainda mais a tensão da linha para o transformador de potência Tr1.
À medida que a saída é retificada e atinge uma média, ela é suavizada pela bobina L1 e capacitores C17. O feedback de tensão é ainda conectado da saída ao pino 2 e IO1.
Além disso, você também pode definir a tensão de saída da fonte de alimentação com o potenciômetro P1. Não há necessidade de isolamento galvânico de feedback.
É porque o circuito de controle deste SMPS ajustável está conectado com o SMPS secundário e não deixa nenhuma conexão com a rede. A realimentação de corrente é passada através do transformador de corrente TR3 diretamente para IO1 de 3 pinos e o limite de proteção de sobrecorrente pode ser ajustado usando P2.
A fonte de entrada de 12V pode ser adquirida de uma fonte de alimentação ATX
O Esquema do Estágio do Controlador
O estágio de comutação IGBT
+U1 e -U1 podem ser derivados da entrada de 220V da rede elétrica após retificação e filtragem apropriadas
Usando dissipador de calor para os semicondutores
Além disso, lembre-se de colocar os diodos D5, D5 ‘, D6, D6’, D7, D7 ‘, transistores T5 e T6 no dissipador de calor junto com a ponte. Deve-se tomar cuidado para colocar amortecedores R22 + D8 + C14, capacitores C15 e diodos D7 próximos ao IGBT. O LED1 sinaliza o funcionamento da alimentação e o LED2 sinaliza o erro ou o modo atual.
O LED acende quando a alimentação deixa de funcionar no modo de tensão. Quando no modo de tensão, o pino 1 do IO1 é definido para 2,5V, caso contrário, geralmente tem 6V. A luz LED é uma opção e você pode excluir a mesma durante a fabricação.
Como fazer o transformador do indutor
Indutância: Para o transformador de potência TR1, a relação de transformação é em torno de 3:2 e 4:3 no primário e no secundário. Há também espaço de ar no núcleo de ferrite que é em forma de EE.
Se você está procurando enrolar sozinho, use um núcleo como está em um inversor que deve dimensionar em torno de 6,4 cm2.
O primário é de 20 voltas com 20 fios cada um com diâmetro de 0,5mm a 0,6mm. O secundário de 14 voltas com 28 diâmetros também tem a mesma medida do primário. Além disso, também é possível criar enrolamentos de tiras de cobre.
É importante notar que a aplicação de um único fio grosso não é uma ideia possível devido ao efeito da pele.
Agora, como o enrolamento não é necessário, você pode enrolar o primário primeiro, seguido pelo secundário. O transformador de acionamento do portão dianteiro Tr2 possui três enrolamentos com 16 voltas cada.
É usando três fios de sino isolados torcidos que todos os enrolamentos devem ser enrolados de uma só vez, deixando qualquer espaço de ar no enrolamento do núcleo de ferrite.
Em seguida, pegue a fonte de alimentação principal da fonte de alimentação AT ou ATX de um computador com a seção central de cerca de 80 a 120mm2. O transformador de corrente Tr3 é de 1 a 68 voltas no anel de ferrite e o número de voltas ou tamanho não é crítico aqui.
No entanto, o processo de orientação dos enrolamentos dos transformadores deve ser seguido. Além disso, você precisa usar o filtro EMI de estrangulamento duplo.
A bobina de saída L1 possui dois indutores paralelos de 54uH em anéis de pó de ferro. A indutância total é finalmente 27uH e as bobinas são enroladas por dois fios magnéticos de cobre de 1,7 mm de diâmetro, o que torna a seção transversal L1 total de aprox. 9mm2.
A bobina de saída L1 está ligada a um ramo negativo que não resulta em tensão de RF no cátodo do diodo. Isso facilita a montagem do mesmo em dissipador de calor sem nenhum isolamento.
Selecionando as especificações IGBT
A potência máxima de entrada da fonte de alimentação comutada é de cerca de 2600W e a eficiência resultante é superior a 90%. Na comutação da fonte de alimentação, você pode usar o tipo STGW30NC60W IGBT ou também pode usar outras variantes como STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W ou IRG4PC40W.
Você também pode usar um diodo de saída rápida com classificação de corrente adequada. Na pior das hipóteses, o diodo superior obtém uma corrente média de 20A, enquanto o diodo inferior em situação semelhante obtém 40A. Assim, é melhor usar a meia-corrente do diodo superior do que a inferior.
Para diodo superior, você pode usar, HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A, mais dois DSEI30-06A e HFA25PB60. Para diodo inferior ou inferior você pode usar dois HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A mais quatro DSEI30-06A e HFA25PB60.
É importante que o diodo do dissipador de calor perca 60W (aprox.) e a perda no IGBT pode ser de 50W. No entanto, é bastante difícil determinar a perda de D7, uma vez que é dependente da propriedade Tr1.
Além disso, a perda da ponte pode ser de 25W. O interruptor S1 permite o desligamento no modo de espera principalmente porque a comutação frequente da rede elétrica pode não ser adequada, especificamente ao usá-lo para laboratório. No estado de espera, o consumo é em torno de 1W e S1 pode ser ignorado.
Se você está procurando construir uma fonte de alimentação em tensão fixa, também é viável, mas para o mesmo é melhor aplicar relação de transformador de Tr1 para máxima eficiência, por exemplo, no uso primário 20 voltas e no uso secundário 1 volta para 3,5V – 4V.
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