Изолированный DC-DC преобразователь на SG3525

0
1

Приветствую, Самоделкины!
Бывают случаи, когда необходимо развязать две схемы, но питать их от разных источников нерационально. Именно для подобных ситуаций на помощь приходят такие устройства, как изолированные dc-dc преобразователи, которые не имеют общей земли и способны выдержать пробой в 3 кВ. Из этой статьи Вы узнаете, как своими руками изготовить изолированный dc-dc преобразователь, который необходим в схемах, где нельзя применять общую землю.

Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»).
В магазинах, торгующих радиодеталями, в продаже можно встретить готовые устройства и выглядят они вот таким образом:

Но у подобных заводских изделий имеются несколько минусов. Во-первых, это небольшая мощность, во-вторых, большие пульсации по выходу, и в-третьих, это стандартное напряжение, которое невозможно регулировать.

Устройство, схема которого представлена ниже, не имеет вышеперечисленных недостатков.

Схема имеет широкий диапазон входных напряжений (от 9В до 25В), имеет защиту от короткого замыкания, стабилизацию выходного напряжения, защиту от переполюсовки, в общем есть все необходимое.

В основании проекта лежит пушпульная схема, которая раскачивает силовой трансформатор, который в свою очередь передает энергию в нагрузку и обеспечивает гальваническую развязку.

Теперь давайте более подробно остановимся на схеме будущего dc-dc преобразователя. Начнем с входа. Тут установлен обыкновенный диод Шоттки, который защитит устройство в случае неправильной полярности (переполюсовки).

Далее предполагается установка стабилизатора питания 7812. Он необходим в случаях, когда входное напряжение превышает 18В. Если напряжение питания ниже 18В, то ставим перемычку.

Затем устанавливается управляющая микросхема. В данном примере это SG3525.

Данная микросхема идеально подходит для работы в подобных схемах. На десятую ногу автор завел защиту по току, которая начинает ограничивать импульсы при превышении напряжения 1В с резистора шунта.

Обратная связь сделана по 9 ноге, так как эта схема уже неоднократно применялась автором и показала себя с лучшей стороны.

Теперь пару слов о силовых транзисторах. Во-первых, покупать их стоит как минимум с двухкратным запасом по напряжению, так как в момент переключения, к ним прикладывается двойная амплитуда.

Во-вторых, использовать транзисторы с логическим уровнем в данном случае категорически нельзя, так как у них очень большая емкость затвора, и микросхеме будет тяжело их открывать, да и смысла от них особого нету, так как микросхема просто не запустится при напряжении меньше 7В.

Касаемо выходной части – тут все стандартно, как для блоков питания. Подбором делителя на вот этих резисторах (см. изображение ниже) можно рассчитать любое выходное напряжение.

Также в схеме присутствует супрессор, его автор поставил для защиты по выходу. Супрессор теоретически должен защитить схему от пробоя импульсом высокого напряжения.

Следующий элемент, которым также не следует пренебрегать – это резистор нагрузки. Этот компонент не дает выйти схеме из равновесия. Мощность, выделяемая на нем, должна быть около 0,25Вт.

Также на схеме присутствуют 2 снаббера для транзисторов.

Эти компоненты необходимы на случай, если планируется использовать более мощные элементы. Таким образом снизится нагрев транзисторов именно из-за выбросов напряжения.

Для примера давайте посмотрим, как работает снаббер и что это нам дает. Для этого сперва запустим схему без снаббера и посмотрим на выбросы напряжения на истоке в момент переключения.

А теперь впаяем резистор номиналом 51Ом и конденсатор 0,01мкФ.

Как видим, выбросы значительно снизились, но вместе с этим возрос ток потребления, что в данном случае говорит о том, что общий КПД снизился. В общем, при подборе снаббера необходимо искать золотую середину между хорошим КПД и допустимыми выбросами напряжения.
Со схемой разобрались, переходим к созданию печатной платы. В этот раз для рисования печатки автор воспользовался программой EasyEDA. Причин на то несколько, во-первых, это относительно простая среда разработки, во-вторых, данная программа бесплатная и имеет множество полезных функций (к примеру, трехмерный (3D) просмотр платы или даже проверка на ошибки в соединениях).

Но вы, конечно, используйте то, что вам лучше подходит.
Одно из основных требований к данному проекту была компактность готового устройства и, как вы могли заметить, почти все детали здесь smd. Это вынужденная мера, таким образом удастся добиться минимальных размеров самодельного dc-dc преобразователя.
После того, как автор закончил рисовать плату, он сделал ее методом ЛУТ, протестировал и, убедившись в полной работоспособности устройства, решил для данного проекта заказать печатные платы заводского качества.

Платы доставлены, необходимая рассыпуха приобретена, можно не спеша запаивать все элементы на свои места.

Как видите, не запаянным остался только трансформатор, так как его необходимо сперва рассчитать, а затем намотать. Для расчета воспользуемся программой Старичка. Вот так она выглядит:

В окне программы вводим необходимые данный, а именно, выбираем тип сердечника, указываем схему преобразования, входные напряжения и частоту преобразования.

Также указываем диаметр провода (который будет использоваться для намотки), выходные напряжения, после чего нажимаем кнопку «Рассчитать».

Программа производит необходимые расчеты, после чего мы получаем моточные данные и индуктивность выходного дросселя.

Для данного проекта автор применил заводской дроссель, так как делать его самому не имело смысла. При выборе дросселя необходимо смотреть на максимальный ток и не превышать его.

С намоткой трансформатора все довольно просто. Автор не раз на своем YouTube канале подробно разбирал эту тему. Мотается трансформатор очень легко, всего 4 обмотки. Первым делом мотается первая половина первички.

Затем мотаются обе половины вторички и следом за ними вторая половина первички. Таким образом достигается максимальная магнитная связь между обмотками.

Для изоляции витков отлично подойдет термоскотч или же майларовой ленты.

Намотка трансформатора завершена, можно запаивать его на плату, после чего она полностью готова и можно приступать к тестам.

Первым делом давайте посмотрим, как обстоят дела со стабилизацией напряжения. Для этого подключаем dc-dc к лабораторному блоку питания и начинаем изменять входное напряжение.

Как видим, во всем диапазоне входного напряжения, выходное напряжение остается неизменным, что говорит об отличном уровне стабилизации.
Тест на короткое замыкание устройство также блестяще прошло.

Также при помощи электронной нагрузки давайте протестируем мощность схемы, но, именно в этом проекте, она невелика, так как обычно нет необходимости в больших мощностях от изолированного dc-dc преобразователя.

На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Подборки: DC-DC преобразователь Своими руками Электроника

Источник: usamodelkina.ru