調整可能な0-100V50アンペアSMPS回路

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高出力の調整可能なスイッチング電源は、実験室での作業に最適です。システムの設計に使用されるトポロジは、スイッチングトポロジ(ハーフコントロールブリッジ)です。

作成および提出者:Dhrubajyoti Biswas



メインコントローラーとしてICUC3845を使用

スイッチング電源はIGBT送信機で給電され、さらにUC3845回路によって制御されます。
主電源電圧はEMCフィルタを直接通過し、EMCフィルタはさらにチェックされ、C4コンデンサでフィルタリングされます。

容量が大きい(50アンペア)ため、Re1スイッチを備えた制限回路とR2への流入。



ATまたはATX電源から取られたリレーコイルとファンは12Vから電力を供給されます。電力は、17Vの補助電源から抵抗を介して取得されます。

ファンとリレーコイルの電圧が12Vに制限されるようにR1を選択するのが理想的です。一方、補助電源はTNY267回路を使用し、R27は補助電源の不足電圧からの保護を容易にします。

電流が230V未満の場合、電源はオンになりません。 UC3845制御回路は、50 kHzの出力周波数で47%のデューティサイクル(最大)になります。

回路はさらにツェナーダイオードの助けを借りて電力を供給されます。これは実際に電源電圧を下げるのに役立ち、さらに低い7.9Vと高い8.5VのUVLOしきい値をそれぞれ13.5Vと14.1Vにシフトするのに役立ちます。

ソースが電源を開始し、14.1Vで動作を開始します。 13.5Vを下回ることはなく、IGBTを不飽和から保護するのにさらに役立ちます。ただし、UC3845の元のしきい値は可能な限り低く設定する必要があります。

Tr2トランスを機能させるのに役立つMOSFETT2回路制御は、上部IGBTにフローティングドライブとガルバニック絶縁を提供します。

T3とT4の形成回路を介して、IGBTのT5とT6を駆動し、スイッチはTr1電源トランスへの線間電圧をさらに整流します。

出力が整流されて平均に達すると、L1コイルとC17コンデンサによって平滑化されます。電圧フィードバックはさらに出力からピン2とIO1に接続されます。

さらに、P1ポテンショメータで電源の出力電圧を設定することもできます。フィードバックをガルバニック絶縁する必要はありません。

これは、この調整可能なSMPSの制御回路がセカンダリSMPSに接続されており、ネットワークとの接続を残していないためです。電流フィードバックは変流器TR3を介して3ピンIO1に直接渡され、過電流保護しきい値はP2を使用して設定できます。

12V入力電源はATX電源から取得できます

コントローラステージの回路図

IGBTスイッチングステージ

+ U1および-U1は、適切な整流およびろ過後のメイン220V入力から得られる場合があります

半導体にヒートシンクを使用する

また、ダイオードD5、D5 '、D6、D6'、D7、D7 '、トランジスタT5およびT6をブリッジと一緒にヒートシンクに配置することを忘れないでください。スナバR22 + D8 + C14、コンデンサC15、およびダイオードD7をIGBTの近くに配置するように注意する必要があります。 LED1は電源の動作を通知し、LED2はエラーまたは現在のモードを通知します。

電源が電圧モードで動作しなくなると、LEDが点灯します。電圧モードの場合、IO1ピン1は2.5Vに設定され、それ以外の場合は通常6Vになります。 LEDライトはオプションであり、作成中に同じものを除外することができます。

インダクタトランスの作り方

インダクタンス: 電力変圧器TR1の場合、変換比は一次側と二次側で約3:​​2と4:3です。 EE型のフェライトコアにもエアギャップがあります。

一人で巻く場合は、6.4cm2程度のインバーターにそのままコアを使用してください。

プライマリは20ターンで、20本のワイヤがあり、それぞれの直径は0.5mmから0.6mmです。直径28のセカンダリ14ターンも、プライマリと同じ測定値です。さらに、銅ストリップの巻線を作成することも可能です。

表皮効果のため、1本の太いワイヤーを使用することは考えられないことに注意することが重要です。

これで、巻線が不要になるため、最初に一次巻線を巻き、次に二次巻線を巻くことができます。 Tr2フォワードゲートドライバトランスは、それぞれ16ターンの3つの巻線を備えています。

フェライトコアの巻線にエアギャップを残して、すべての巻線を一度に巻線する必要があるのは、3本のツイスト絶縁ベルワイヤを使用するためです。

次に、コア部が約80〜120mm2のコンピュータのATまたはATX電源ユニットから主電源を取り出します。現在のTr3トランスはフェライトリングで1〜68ターンであり、ターン数やサイズはここでは重要ではありません。

ただし、変圧器の巻線を方向付けるプロセスに従う必要があります。また、ダブルチョークEMIフィルターを使用する必要があります。

出力コイルL1には、鉄粉リング上に54uHの2つの並列インダクタがあります。最終的に総インダクタンスは27uHになり、コイルは直径1.7mmの2本の磁性銅線で巻かれます。これにより、L1の総断面積は約1mmになります。 9mm2。

出力コイルL1は負の分岐に接続されているため、ダイオードのカソードにRF電圧は発生しません。これにより、断熱材なしでヒートシンクに同じものを取り付けることが容易になります。

IGBT仕様の選択

スイッチ電源の最大入力電力は約2600Wであり、結果として得られる効率は90%を超えます。スイッチング電源では、STGW30NC60W IGBTタイプを使用するか、STGW30NC60WD、IRG4PC50U、IRG4PC50W、IRG4PC40Wなどの他のバリアントを使用することもできます。

適切な定格電流の高速出力ダイオードを使用することもできます。最悪のシナリオでは、上部のダイオードの平均電流は20Aになり、同様の状況の下部のダイオードの平均電流は40Aになります。したがって、下側のダイオードよりも上側のダイオードの半電流を使用する方が適切です。

上部ダイオードには、HFA50PA60C、STTH6010W、またはDSEI60-06Aのいずれかを使用できます。それ以外の場合は、2つのDSEI30-06AとHFA25PB60を使用できます。下部または下部のダイオードには、2つのHFA50PA60C、STTH6010W、またはDSEI60-06Aを使用できます。それ以外の場合は、4つのDSEI30-06AとHFA25PB60を使用できます。

ヒートシンクのダイオードは60W(約)を失う必要があり、IGBTの損失は50Wを占める可能性があることが重要です。ただし、D7はTr1の特性に依存しているため、損失を確認するのは非常に困難です。

さらに、ブリッジ損失は25Wを占める可能性があります。 S1スイッチは、主に頻繁な主電源切り替えが適切でない可能性があるため、特に実験室で使用する場合に、スタンバイモードでのシャットダウンを有効にします。スタンバイ状態では、消費量は約1Wで、S1はスキップできます。

固定電圧源の構築を検討している場合も可能ですが、同じように、最大​​効率を得るためにTr1の変圧器比を適用することをお勧めします。たとえば、一次使用では20ターン、二次使用では1ターンです。 3.5V –4V。




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