SMPS 0-100V Circuito Ajustável de 50 Amp

A fonte de alimentação de comutação ajustável de alta potência é perfeita para trabalhos de laboratório. A topologia usada para projetar o sistema é a topologia de comutação: ponte média controlada.

Escrito e enviado por: Dhrubajyoti Biswas

Usando o IC UC3845 como o controlador principal

A fonte de comutação é alimentada por transmissores IGBT e é ainda controlada pelo circuito UC3845.
A tensão da rede passa diretamente através do filtro EMC, que é então verificado e filtrado no capacitor C4.

Como a capacidade é alta (50 amperes), a entrada no circuito limitador com a chave Re1 e também em R2.

A bobina e o ventilador do relé, retirados da fonte de alimentação AT ou ATX, funcionam com 12V. A energia é obtida através do resistor de alimentação auxiliar de 17V.


É ideal selecionar R1 para que a tensão na bobina do ventilador e do relé seja limitada a 12V. A fonte auxiliar, por outro lado, usa os circuitos TNY267 e R27 para proteção de subtensão de energia auxiliar.

A energia não liga se a corrente for menor que 230V. O circuito de controle UC3845 resulta em um ciclo de trabalho de 47% (máx.) Com uma frequência de saída de 50 kHz.

O circuito é ainda alimentado com a ajuda do diodo zener, que na verdade ajuda a reduzir a tensão de alimentação e até ajuda a alterar o limite de UVLO de 7,9V menor e 8,5V maior para 13,5V e 14,1V, respectivamente.

A fonte inicia a energia e começa a trabalhar em 14,1V. Ele nunca cai abaixo de 13,5V e ajuda a proteger o IGBT da dessaturação. No entanto, o limite UC3845 original deve ser definido o mais baixo possível.

Ajudando o trabalho do transformador Tr2, os controles de circuito MOSFET T2 oferecem atuação flutuante e isolamento galvânico para o IGBT superior.

É através dos circuitos de formação T3 e T4 que ele ajuda a acionar o IGBT T5 e T6 e a chave retifica ainda mais a tensão da linha no transformador de potência Tr1.

Como a saída é retificada e calculada a média, ela é suavizada com a bobina L1 e os capacitores C17. O feedback de tensão está mais conectado da saída aos pinos 2 e IO1.

Além disso, você também pode configurar a tensão de saída da fonte de alimentação com o potenciômetro P1. Não há necessidade de isolamento de feedback galvânico.


Isso ocorre porque o circuito de controle desse SMPS ajustável é conectado ao 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 configurado com P2.

Uma fonte de entrada de 12V pode ser comprada de uma fonte de alimentação ATX

O esquema do estágio do controlador

O estágio de mudança do IGBT

+ U1 e -U1 podem ser derivados da entrada da rede elétrica de 220V após retificação e filtragem adequadas

Usando o dissipador de calor para semicondutores

Além disso, lembre-se de colocar os diodos D5, D5 ‘, D6, D6', D7, D7 ‘, os transistores T5 e T6 no dissipador de calor junto com o jumper. Deve-se tomar cuidado ao colocar amortecedores R22 + D8 + C14, capacitores C15 e diodos D7 próximos ao IGBT. O LED1 sinaliza a operação de fornecimento e o LED2 indica erro ou modo atual.

O LED acende quando a fonte pára de operar no modo de tensão. Quando no modo de tensão, o pino 1 de IO1 é definido como 2,5V, caso contrário, é geralmente 6V. A luz LED é uma opção e você pode excluí-la durante a fabricação.

Como fazer o transformador indutor

Indutância: Para o transformador de potência TR1, a taxa de transformação é de 3: 2 e 4: 3 no primário e no secundário. Há também uma folga de ar no núcleo de ferrite em forma de EE.

Se você deseja encerrar sozinho, use um núcleo como está em um inversor que deve medir cerca de 6,4 cm2.

O primário é de 20 voltas com 20 fios, cada um com um diâmetro de 0,5 mm a 0,6 mm. As 14 voltas secundárias com 28 diâmetros também são do mesmo tamanho que as primárias. 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 do controlador de porta frontal Tr2 possui três enrolamentos com 16 voltas cada.

É através do uso de três fios de sino isolados torcidos que todos os enrolamentos devem ser enrolados de uma só vez, deixando um espaço de ar no enrolamento do núcleo de ferrite.

Em seguida, pegue a fonte de alimentação principal da fonte de alimentação AT ou ATX do computador com uma seção central de 80-120mm2. O transformador Tr3 atual 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 deve ser seguido para orientar o enrolamento dos transformadores. Você também deve usar um filtro EMI de estrangulamento duplo.

A bobina de saída L1 possui dois indutores paralelos de 54uH em anéis de ferro em pó. A indutância total é finalmente 27uH e as bobinas são enroladas por dois fios magnéticos de cobre com 1,7 mm de diâmetro, tornando a seção transversal total de L1 aprox. 9 mm2.

A bobina de saída L1 é conectada a um ramo negativo que não produz tensão de RF no catodo de diodo. Isso facilita a montagem em um dissipador de calor sem nenhum tipo de isolamento.

Seleção de especificações IGBT

A potência máxima de entrada da fonte de alimentação comutada é de cerca de 2600 W e a eficiência resultante é superior a 90%. Ao alterar a fonte de alimentação, você pode usar o tipo IGBT STGW30NC60W ou também outras variantes, como STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W ou IRG4PC40W.

Você também pode usar um diodo de saída rápido que tenha uma classificação de corrente adequada. Na pior das hipóteses, o diodo superior recebe uma corrente média de 20A, enquanto o diodo inferior em uma situação semelhante recebe 40 A. Portanto, é melhor usar a corrente média do diodo superior do que a inferior.

Para o diodo superior, você pode usar HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A ou dois DSEI30-06A e HFA25PB60. Para diodos inferiores ou inferiores, você pode usar dois HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A ou quatro DSEI30-06A e HFA25PB60.

É importante que o diodo do dissipador de calor perca 60 W (aprox.) E a perda no IGBT pode representar 50 W. No entanto, é bastante difícil determinar a perda de D7, pois depende da propriedade Tr1.

Além disso, a perda da ponte pode representar até 25W. O interruptor S1 permite o desligamento no modo de espera, principalmente porque a troca frequente da rede elétrica pode não ser adequada, especificamente quando usada em laboratório. No estado de espera, o consumo é de cerca de 1 W e S1 pode ser omitido.

Se você deseja construir uma fonte de alimentação de tensão fixa, também é possível, mas pelo mesmo motivo, é melhor aplicar uma taxa de transformador de Tr1 para obter a máxima eficiência, por exemplo, no uso primário de 20 voltas e no uso secundário de 1 volta para 3.5V – 4V.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

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Veja na FONTE até ser revisado o post.

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