Приветствую, Самоделкины!
В данной статье продолжим изучать различные топологии вместе с Романом (автором YouTube канала «Open Frime TV»), и на очереди у нас AT блок питания.
На данный момент такие блоки питания потихоньку уходят из быта. Но давайте все же попробуем собрать один такой блок и разобраться что к чему.
Топология здесь довольно сложная. По этой причине автор оттягивал, как только можно, создание блока питания данного типа. Давайте разбираться, что к чему. Если посмотреть на полумостовой блок питания с полевыми транзисторами, то тут практически не возникает вопросов как это работает, все вроде понятно.
Взглянув же на блок питания АТ, то тут появляется парочка вопросов.
Первый вопрос: зачем третья обмотка в ТГР (трансформаторе гальванической развязке)?
Второй вопрос: зачем дополнительные транзисторы после управляющей микросхемы?
В общем, давайте по порядку рассмотрим все сложные моменты. Начнем с трансформатора гальванической развязки (ТГР).
Самое главное, что нужно усвоить, это трансформатор тока, а не напряжения, как в схеме с полевиками. Все из-за того, что для управления биполярным транзисторам необходим ток, а полевикам напряжение. Ну и, казалось бы, в чем собственно проблема, берем, вдуваем в ТГР больше мощности и вот, он уже спокойно рулит и полярниками.
Но для начала давайте представим какой ток должен быть в цепи базы. Средний h21 у биполярных транзисторов, которые тут применяются, около 10. Для того, чтобы транзистор пропустил ток в 2А, необходимо ему в базу подать 200мА.
И вроде бы все просто, подаем 200мА и забываем про эту проблему. Но стоит напомнить, что у транзисторов есть такой момент, как рассасывание не основных зарядов. Причем, чем больше был ток базы, тем дольше транзистор закрывается, а это уже влечет за собой нагрев.
В АТ блоках питания это пофиксили введением положительной обратной связи. Если быть еще более точным, то той самой дополнительной третьей обмоткой ТГР.
Работает это следующим образом: ток силового трансформатора проходит через ТГР и создает в нем прирост тока для открытия транзистора. Отсюда следует, что чем больше нагрузка, тем больше ток базы. Соответственно, чем меньше нагрузка, тем меньше ток базы. И все это возможно без применения каких бы то ни было микросхем и управляющих элементов. Довольно интересное решение, не правда ли.
Также через этот трансформатор можно отслеживать протекающий в первичке ток и построить на этом защиту. В стандартных схемах это делают следующим образом: снимают сигнал со средней точки первичной обмотки, так как напряжение на ней поднимается пропорционально току нагрузки. Чем выше этот ток, тем соответственно больше напряжение.
Далее узел защиты следит за уровнем сигнала. Если он превышает заданный уровень, то происходит либо уменьшение ширины импульсов, либо же их полная остановка.
Теперь давайте разберемся с транзисторами на первичке.
Тут необходимо понимать, что данные транзисторы инвертируют сигнал. Получается, что транзисторы постоянно открыты. Когда микросхема (в данном случае TL494) подает сигнал, она закрывает определенный транзистор. Это в свою очередь дает импульс в ТГР, а тот, уже открывает силовой транзистор.
Диоды в эмиттерах транзисторов необходимы для того, чтобы гарантированно закрыть последние.
Также нужно отметить, что управляющий импульс здесь довольно слабый, и пытаться его увеличить не имеет никакого смысла.
АТ блок питания отличается от блока питания АТХ наличием дежурки.
В случае АТ блока необходимо создать условие запуска. Для этого вводят вот эти резисторы (см. изображение ниже).
Пара этих резисторов и дает старт схеме. Давайте более подробно рассмотрим, как это работает.
Собственно, здесь все довольно просто и ничего необычного нет. В момент включения блока питания, на базах 0 В. Затем постепенно, по мере заряда основных емкостей, туда через резисторы поступает некоторое напряжение, а так как параметры транзисторов не идентичны, один из них начнет открываться быстрее. А как мы знаем, постоянный ток в индуктивности не создает поле, поэтому, через некоторое время ток перестанет создавать поле в ТГР. Что это значит? А значит это то, что транзистор начнет закрываться.
А так, как в схеме присутствуют вот эти два конденсатора (см. изображение ниже), после первого же импульса, один из них будет заряжен, он то и подопрет базу транзистора и не даст ему вновь открыться.
Далее откроется противоположный транзистор и так по кругу. Вследствие таких манипуляций, на выходной обмотке силового трансформатора будут появляться импульсы, которые зарядят вот эту емкость:
После превышения на ней напряжения в 8В, включится микросхема и уже возьмет управление на себя.
Дальнейшая схема уже не представляет особого интереса, так как подобное уже не раз разбиралось, например, отслеживание отрицательного напряжения шунта и отрицательная обратная связь.
Со схемой разобрались, можно переходить к печатной плате. Автор изготовил данную печатку чисто для ознакомления с данным типом блоков питания, поэтому снять большую мощность в данном случае не получится.
Но это решается перерисовкой печатки с большим трансформатором. Если хотите сделать хороший блок питания, придется нарисовать свою плату. Скачать архив проекта можно ЗДЕСЬ.
Чтобы все было красиво, можно заказать печатные платы, например, в Китае. Тогда вы получите печатки высокого заводского качества. Экспериментальный же образец можно изготовить методом ЛУТ, что собственно и сделал автор.
Следующим шагом можно запаять на плату радиодетали, все, кроме трансформаторов, их еще предстоит намотать.
Начнем с трансформатора гальванической развязки (ТГР). Его расчет довольно-таки сложный. Здесь необходимо выдержать коэффициент трансформации для нормального управления, чтобы насыщение базы не было в избытке или недостатке. По этой причине проще взять готовое решение из какого-нибудь блока питания.
Автор выпаял ТГР из старого АТ блока питания, размотал его и получил следующие параметры:
Далее приступаем к намотке своего ТГР. Автор мотал на каркасе Е16, витки вместились в притирку, но сердечники схлопнулись.
Приблизительные расчеты для ТГР выглядит следующим образом:
Теперь приступаем к намотке силового трансформатора. Для расчета воспользуемся программами Старичка.
Частоту преобразования берем стандартную для блоков питания АТ – 36кГц, выше поднимать не стоит, может появиться сквозной ток.
Более подробно, как намотать трансформатор, произвести правильные расчёты, а также процесс сборки и испытаний, автор демонстрирует в этом видеоролике:
Давайте протестируем получившийся блок питания. Для этого нам понадобятся следующие, думаю знакомые многим радиолюбителям, устройства: лабораторный автотрансформатор, осциллограф, электронная нагрузка и пара мультиметров.
Первым делом посмотрим на осциллограммы на базах силовых транзисторов:
Как видим, ШИМ стабилизация присутствует. Для следующего теста понадобится электронная нагрузка.
Так как это пробная модель, ждать от нее каких-нибудь сверхтоков не стоит. Со стабилизацией напряжения, как видим, здесь все в порядке, она в пределах нормы.
Такие показатели вполне пригодны для питания большинства схем. На этом все. Вот такой вот АТ блок питания получилось собрать. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: БП Своими руками Электроника
Источник: