Як працює простий і потужний імпульсний блок живлення. Інверторний блок живлення або пускач для авто Інверторні джерела живлення своїми руками

Сфера застосування імпульсних блоків живлення в побуті постійно розширюється. Такі джерела застосовуються для живлення всієї сучасної побутової та комп'ютерної апаратури, для реалізації джерел безперебійного електроживлення, зарядних пристроїв для акумуляторів різного призначення, реалізації низьковольтних систем освітлення і для інших потреб.

У деяких випадках покупка готового джерела живлення мало прийнятна з економічної або технічної точки зору і збірка імпульсного джерела власними руками є оптимальним виходом з такої ситуації. Спрощує такий варіант і широка доступність сучасної елементної бази за низькими цінами.

Найбільш затребуваними в побуті є імпульсні джерела з живленням від стандартної мережі змінного струму і потужним низьковольтних виходом. Структурна схема такого джерела показана на малюнку.

Мережевий випрямляч СВ перетворює змінну напругу мережі живлення в постійне і здійснює згладжування пульсацій випрямленої напруги на виході. Високочастотний перетворювач ВЧП здійснює перетворення випрямленої напруги в змінну або однополярної, що має форму прямокутних імпульсів необхідної амплітуди.

Надалі таку напругу або безпосередньо, або після випрямлення (ВН) надходить на згладжує фільтр, до виходу якого підключається навантаження. Управління ВЧП здійснюється системою управління, яка отримує сигнал зворотного зв'язку від випрямляча навантаження.

Така структура пристрою може бути піддана критиці з-за наявності декількох ланок перетворення, що знижує ККД джерела. Однак, при правильному виборі напівпровідникових елементів і якісному розрахунку і виготовленні моткових вузлів, рівень втрат потужності в схемі малий, що дозволяє отримувати реальні значення ККД вище 90%.

Принципові схеми імпульсних блоків живлення

Рішення структурних блоків включають не тільки обґрунтування вибору варіантів схемної реалізації, а й практичні рекомендації щодо вибору основних елементів.

Для випрямлення мережевого однофазного напруги використовують одну з трьох класичних схем зображених на малюнку:

однополуперіодним;
нульову (двухполуперіодним з середньою точкою);
двхполуперіодную бруківку.

Кожній з них притаманні переваги і недоліки, які визначають область застосування.

Однополуперіодна схема відрізняється простотою реалізації і мінімальною кількістю напівпровідникових компонентів. Основними недоліками такого випрямляча є значна величина пульсації вихідної напруги (в випрямленном присутній лише одна полуволна напруги) і малий коефіцієнт випрямлення.

коефіцієнт випрямлення кввизначається співвідношенням середнього значення напруги на виході випрямляча Udкдіючим значенням фазного напруги Uф.

Для однополупериодной схеми Кв \u003d 0.45.

Для згладжування пульсації на виході такого випрямляча потрібні потужні фільтри.

Нульова, або двонапівперіодна схема з середньою точкою, Хоч і вимагає подвоєного числа випрямних діодів, однак, цей недолік в значній мірі компенсується більш низьким рівнем пульсацій випрямленої напруги і зростанням величини коефіцієнта випрямлення до 0.9.

Основним недоліком такої схеми для використання в побутових умовах є необхідність організації середньої точки напруги, що має на увазі наявність мережевого трансформатора. Його габарити і маса виявляються несумісними з ідеєю малогабаритного саморобного імпульсного джерела.

Двонапівперіодна бруківка схема випрямлення має ті ж показники за рівнем пульсації і коефіцієнту випрямлення, що і нульова схема, але не вимагає наявності мережевого. Це компенсує і головний недолік - подвійну кількість випрямних діодів як з точки зору ККД, так і за вартістю.

Для згладжування пульсацій випрямленої напруги найкращим рішенням є використання ємнісного фільтра. Його застосування дозволяє підняти величину випрямленої напруги до амплітудного значення мережевого (при Uф \u003d 220В Uфм \u003d 314В). Недоліками такого фільтра прийнято вважати великі величини імпульсних струмів випрямних елементів, але критичним цей недолік не є.

Вибір діодів випрямляча здійснюється за величиною середнього прямого струму Ia і максимального зворотного напруги U BM.

Прийнявши величину коефіцієнта пульсації вихідної напруги Кп \u003d 10%, отримаємо середнє значення випрямленої напруги Ud \u003d 300В. З урахуванням потужності навантаження і ККД ВЧ перетворювача (для розрахунку приймається 80%, але на практиці вийде вище, це дозволить отримати певний запас).

Ia - середній струм діода випрямляча, Рн потужність навантаження, η - ККД ВЧ перетворювача.

Максимальна зворотна напруга випрямного елемента не перевищує амплітудного значення напруги мережі (314В), що дозволяє використовувати компоненти з величиною U BM \u003d 400В зі значним запасом. Використовувати можна як дискретні діоди, так і готові випрямні мости від різних виробників.

Для забезпечення заданої (10%) пульсації на виході випрямляча ємність конденсаторів фільтра приймається з розрахунку 1мкФ на 1Вт вихідної потужності. Використовуються електролітичні конденсатори з максимальною напругою не менше 350В. Ємності фільтрів для різних потужностей наведені в таблиці.

Високочастотний перетворювач: його функції і схеми

Високочастотний перетворювач являє собою однотактний або двотактний ключовий перетворювач (інвертор) з імпульсним трансформатором. Варіанти схем ВЧ перетворювачів наведені на малюнку.

однотактна схема. При мінімальній кількості силових елементів і простоті реалізації має кілька недоліків.

Трансформатор в схемі працює по приватної петлі гистерезиса, що вимагає збільшення його розмірів і габаритної потужності;
Для забезпечення потужності на виході необхідно отримати значну амплітуду імпульсного струму, що протікає через напівпровідниковий ключ.

Схема знайшла найбільше застосування в малопотужних пристроях, де вплив зазначених недоліків не настільки значно.

Щоб самостійно поміняти або встановити новий лічильник, не потрібно особливих навичок. Вибір правильної забезпечить коректний облік споживаного струму і підвищить безпеку домашньої електромережі.

В сучасних умовах забезпечення висвітлення як всередині приміщень, так і на вулиці все частіше використовують датчики руху. Це надає не тільки комфорт і зручності в наші оселі, а й дозволяє істотно економити. дізнатися практичні поради за вибором місця установки, схем підключення можна.

Двотактна схема з середньою точкою трансформатора (пушпульний). Отримала свою другу назву від англійського варіанту (push-pull) опису роботи. Схема вільна від недоліків однотактного варіанти, але має власні - ускладнена конструкція трансформатора (потрібне виготовлення ідентичних секцій первинної обмотки) і підвищені вимоги до максимального напруження ключів. В решті рішення заслуговує на увагу і широко застосовується в імпульсних джерелах харчування, що виготовляються своїми руками і не тільки.

Двотактна полу мостова схема. За параметрами схема аналогічна схемі з середньою точкою, але не вимагає складної конфігурації обмоток трансформатора. Власним недоліком схеми є необхідність організації середньої точки фільтра випрямляча, що тягне чотириразове збільшення кількості конденсаторів.

Завдяки простоті реалізації схема найбільш широко використовується в імпульсних джерелах живлення потужністю до 3 кВт. При великих потужностях вартість конденсаторів фільтра стає неприйнятно високою в порівнянні з напівпровідниковими ключами інвертора і найбільш вигідною виявляється бруківка схема.

Двотактна бруківка схема. За параметрами аналогічна іншим двотактним схемами, але позбавлена \u200b\u200bнеобхідності створення штучних «середніх точок». Платою за це стає подвійну кількість силових ключів, що вигідно з економічної і технічної точок зору для побудови потужних імпульсних джерел.

Вибір ключів інвертора здійснюється за амплітудою струму колектора (стоку) I Кмах і максимального напруження колектор-емітер U КЕМАХ. Для розрахунку використовуються потужність навантаження і коефіцієнт трансформації імпульсного трансформатора.

Однак, перш необхідно розрахувати сам трансформатор. Імпульсний трансформатор виконується на сердечнику з фериту, пермаллоя або крученого в кільце трансформаторного заліза. Для потужностей до одиниць кВт цілком підійдуть ферритові сердечники кільцевого або Ш-образного типу. Розрахунок трансформатора ведеться виходячи з необхідної потужності і частоти перетворення. Для виключення появи акустичного шуму частоту перетворення бажано винести за межі звукового діапазону (зробити вище 20 кГц).

При цьому необхідно пам'ятати, що при частотах близьких до 100 кГц значно зростають втрати в феритових магнитопроводах. Сам розрахунок трансформатора не складає труднощів і легко може бути знайдений в літературі. Деякі результати для різних потужностей джерел і магнитопроводов наведені в таблиці нижче.

Розрахунок зроблений для частоти перетворення 50 кГц. Варто звернути увагу, що при роботі на високій частоті має місце ефект витіснення струму до поверхні провідника, що призводить до зниження ефективної площі обмотки. Для запобігання подібного роду неприємностей і зниження втрат в провідниках необхідно виконувати обмотку з декількох жив меншого перетину. При частоті 50 кГц допустимий діаметр проводу обмотки не перевищує 0.85 мм.

Знаючи потужність навантаження і коефіцієнт трансформації можна розрахувати струм в первинній обмотці трансформатора і максимальний струм колектора силового ключа. Напруга на транзисторі в закритому стані вибирається вище, ніж випрямлена напруга, що надходить на вхід ВЧ-перетворювача з деяким запасом (U КЕМАХ\u003e \u003d 400В). За цими даними можна обирати ключів. В даний час найкращим варіантом є використання силових транзисторів IGBT або MOSFET.

Для діодів випрямляча на вторинній стороні необхідно дотримуватися одне правило - їх максимальна робоча частота повинна перевищувати частоту перетворення. В іншому випадку ККД вихідного випрямляча і перетворювача в цілому значно знизяться.

Відео про виготовленні найпростішого імпульсного пристрою живлення

Трохи про застосування і пристрої ДБЖ

На сайті вже була опублікована стаття, в якій розповідається про пристрій ДБЖ. Цю тему можна кілька доповнити невеликим розповіддю про ремонт. Під абревіатурою ДБЖ досить часто згадується. Щоб не було різночитань, домовимося, що в даній статті це Імпульсний Блок Питания.

Практично всі імпульсні блоки живлення, що застосовуються в електронній апаратурі побудовані за двома функціональними схемами.

Рис.1. Функціональні схеми імпульсних блоків живлення

За полумостовой схемою виконуються, як правило, досить потужні блоки живлення, наприклад комп'ютерні. За двотактної схемою виготовляються також блоки живлення потужних естрадних УМЗЧ і зварювальних апаратів.

Кому доводилося ремонтувати підсилювачі потужністю 400 і більше ват, прекрасно знає, який у них вага. Мова йде, Природно, про УМЗЧ з традиційним трансформаторних блоком харчування. ДБЖ телевізорів, моніторів, DVD-програвачів найчастіше робляться за схемою з однотактних вихідним каскадом.

Хоча реально існують і інші різновиди вихідних каскадів, які показані на малюнку 2.

Рис.2. Вихідні каскади імпульсних блоків живлення

Тут показані тільки силові ключі і первинна обмотка силового трансформатора.

Якщо уважно подивитися на малюнок 1, неважко помітити, що всю схему можна розділити на дві частини - первинну і вторинну. Первинна частина містить мережевий фільтр, випрямляч напруги мережі, силові ключі і силовий трансформатор. Ця частина гальванически пов'язана з мережею змінного струму.

Крім силового трансформатора в імпульсних блоках харчування застосовуються ще розв'язуючи трансформатори, через які імпульси ШІМ - контролера подаються на затвори (бази) силових транзисторів. Таким способом забезпечується гальванічна розв'язка від мережі вторинних ланцюгів. У більш сучасних схемах ця розв'язка здійснюється за допомогою оптронів.

Вторинні кола гальванічно відв'язані від мережі за допомогою силового трансформатора: напруга з вторинних обмоток подається на випрямляч, і далі в навантаження. Від вторинних ланцюгів харчуються також схеми стабілізації напруги і захисту.

Дуже прості імпульсні блоки живлення

Виконуються на базі автогенератора, коли задає ШІМ контролер відсутній. Як приклад такого ДБЖ можна привести схему електронного трансформатора Taschibra.

Рис.3. Електронний трансформатор Taschibra

Подібні електронні трансформатори випускаються й іншими фірмами. Їх основне призначення -. Відмітна особливість подібної схеми - простота і мала кількість деталей. Недоліком можна вважати те, що без навантаження ця схема просто не запускається, вихідна напруга нестабільно і має високий рівень пульсацій. Але лампочки все-таки світять! При цьому вторинна ланцюг повністю відв'язана від мережі живлення.

Цілком очевидно, що ремонт такого блоку живлення зводиться до заміни транзисторів, резисторів R4, R5, іноді VDS1 і резистора R1, що виконує роль запобіжника. Просто нема чому більше в цій схемі згоріти. При невеликій ціні електронних трансформаторів частіше просто купується новий, а ремонт робиться, як то кажуть, «з любові до мистецтва».

Спочатку техніка безпеки

Коль скоро є таке дуже неприємне сусідство первинної та вторинної ланцюгів, які в процесі ремонту обов'язково, нехай, навіть випадково, доведеться помацати руками, то слід нагадати деякі правила техніки безпеки.

Торкатися до включеному джерела можна тільки однією рукою, ні в якому разі не відразу обома. Це відомо кожному, хто працює з електричними установками. Але краще не торкатися зовсім, або, тільки після відключення від мережі шляхом висмикування вилки з розетки. Також не слід на включеному джерелі щось паяти або просто крутити викруткою.

З метою забезпечення електробезпеки на платах блоків живлення «небезпечна» первинна сторона плати обводиться досить широкою смугою або заштріховивается тонкими смужками фарби, частіше білого кольору. Це попередження про те, що чіпати руками цю частину плати небезпечно.

Навіть вимкнений імпульсний блок живлення можна торкатися руками тільки через деякий час, не менше 2 ... 3 хвилин після виключення: на високовольтних конденсаторах заряд зберігається досить довго, хоча в будь-якому нормальному блоці живлення паралельно конденсаторів встановлені розрядні резистори. Пам'ятайте, як в школі пропонували один одному заряджений конденсатор! Вбити, звичайно, не вб'є, але удар виходить досить чутливий.

Але найстрашніше навіть не в цьому: ну, подумаєш, трохи щіпнуло. Якщо відразу після виключення продзвонити електролітичний конденсатор мультиметром, то цілком можливо піти в магазин за новим.

Коли таке вимір передбачається, конденсатор потрібно розрядити, хоча б пінцетом. Але краще це зробити за допомогою резистора опором в декілька десятків КОм. В іншому випадку розряд супроводжується купою іскор і досить гучним клацанням, та й для конденсатора таке КЗ не дуже корисно.

І все ж, при ремонті доводиться стосуватися включеного імпульсного блоку живлення, хоча б для проведення якихось вимірів. У цьому випадку максимально убезпечити себе коханого від ураження електрикою допоможе розв'язує трансформатор, часто його називають трансформатор безпеки. Як його виготовити, можна прочитати в статті.

Якщо ж в двох словах, то це трансформатор з двома обмотками на 220В, потужністю 100 ... 200Вт (залежить від потужності ремонтується ІБП), електрична схема показана на малюнку 4.

Рис.4. трансформатор безпеки

Ліва по схемі обмотка включається в мережу, до правої обмотці через лампочку підключається несправний імпульсний блок живлення. Найголовніше при такому включенні це те, що ОДНІЄЇ рукою торкатися до будь-якого кінця вторинної обмотки можна безбоязно, так само як і до всіх елементом первинної ланцюга блоку живлення.

Про роль лампочки і її потужності

Найчастіше ремонт імпульсного блоку живлення виконується без розв'язує трансформатора, але в якості додаткової міри безпеки включення блоку проводиться через лампочку потужністю 60 ... 150Вт. По поведінці лампочки можна, загалом, робити висновки про стан блоку живлення. Звичайно, таке включення не забезпечить гальванічної розв'язки від мережі, чіпати руками не рекомендується, але від диму і вибухів цілком може захистити.

Якщо при включенні в мережу лампочка запалюється в повний накал, то слід шукати несправність в первинному ланцюзі. Як правило, це пробитий силовий транзистор або випрямний міст. При нормальній роботі блоку живлення лампочка спочатку спалахує досить яскраво (), а потім нитка розжарення продовжує слабо світитися.

Щодо цієї лампочки існує кілька думок. Хтось каже, що вона не допомагає позбавитися від непередбачених ситуацій, а хтось вважає, що набагато знижується ризик спалити тільки що запаяний транзистор. Будемо дотримуватися цієї точки зору, і лампочку для ремонту використовувати.

Про розбірних і нерозбірних корпусах

Найчастіше імпульсні блоки живлення виконуються в корпусах. Досить згадати комп'ютерні блоки живлення, різні адаптери, що включаються в розетку, зарядні пристрої для ноутбуків, мобільних телефонів і т.п.

У разі комп'ютерних блоків живлення все досить просто. з металевого корпусу викручуються кілька гвинтиків, знімається металева ж кришка і, будь ласка, вся плата з деталями вже в руках.

Якщо корпус пластмасовий, то слід пошукати на зворотному боці, де знаходиться штекер, маленькі шурупчики. Тоді все просто і зрозуміло, відвернув і зняв кришку. В цьому випадку можна сказати, що просто пощастило.

але в останнім часом все йде по шляху спрощення і здешевлення конструкцій, і половинки пластмасового корпусу просто склеюються, причому досить міцно. Один товариш розповідав, як возив в якусь майстерню подібний блок. На питання, як же його розібрати майстри сказали: «Ти, що не російська?». Після чого взяли молоток і швиденько розкололи корпус на дві половинки.

Насправді це єдиний спосіб для розбирання пластикових клеєних корпусів. Ось тільки бити треба акуратно і не дуже фанатично: під дією ударів по корпусу можуть обірватися доріжки, що ведуть до масивних деталей, наприклад, трансформаторів або дроселів.

Допомагає також вставлений в шов ніж, і легке постукування по ньому все тим же молотком. Правда, після складання залишаються сліди цього втручання. Але хай вже будуть незначні сліди на корпусі, зате не доведеться купувати новий блок.

Як знайти схему

Якщо в колишні часи практично до всіх пристроїв вітчизняного виробництва додавалися принципові електричні схеми, то сучасні іноземні виробники електроніки ділитися своїми секретами не хочуть. Вся електронна техніка комплектується лише керівництвом користувача, де показується, які треба натискати кнопки. Принципові схеми до призначеного для користувача керівництву не додаються.

Передбачається, що пристрій буде працювати вічно або ремонт буде проводитися в авторизованих сервісних центрах, де є керівництва по ремонту, іменовані сервіс мануалами (service manual). Сервісні центри не мають права ділитися з усіма охочими цією документацією, але, хвала інтернету, на багато пристроїв ці сервіс мануали знаходити вдається. Іноді це може вийти безоплатно, тобто, даром, а іноді потрібні відомості можна отримати за незначну суму.

Але навіть якщо потрібну схему знайти не вдалося, впадати у відчай не варто, тим більше при ремонті блоків живлення. Практично все стає зрозуміло при уважному розгляді плати. Ось цей потужний транзистор - не що інше як вихідний ключ, а ця мікросхема - ШІМ контролер.

У деяких контролерах потужний вихідний транзистор «захований» усередині мікросхеми. Якщо ці деталі досить габаритні, то на них є повна маркування, по якій можна закачати технічну документацію (data sheet) мікросхеми, транзистора, діода або стабілітрона. Саме ці деталі складають основу імпульсних блоків живлення.

Дещо складніше знайти даташіта на малогабаритні компоненти SMD. Повна маркування на маленькому корпусі не поміщається, замість неї на корпусі ставиться кодове позначення з декількох (три, чотири) букв і цифр. За цим кодом за допомогою таблиць або спеціальних програм, Здобутих знову-таки в інтернеті, вдається, правда не завжди, знайти довідкові дані невідомого елемента.

Вимірювальні прилади та інструмент

Для ремонту імпульсних блоків живлення потрібно той інструмент, який повинен бути у кожного радіоаматора. В першу чергу це кілька викруток, кусачки-бокорізи, пінцет, іноді пасатижі і навіть згаданий вище молоток. Це для слюсарно-монтажних робіт.

Для паяльних робіт, звичайно ж, знадобиться паяльник, краще кілька, різної потужності і габаритів. Цілком підійде звичайний паяльник потужністю 25 ... 40Вт, але краще, якщо це буде сучасний паяльник з терморегулятором і стабілізацією температури.

Для відпаювання многовиводних деталей добре мати під руками якщо не супердорогу, то хоча б простенький недорогий паяльний фен. Це дозволить без особливих зусиль і руйнування друкованих плат випоювати многовиводних деталі.

Для вимірювання тиску, опорів і дещо рідше струмів знадобиться цифровий мультиметр, нехай навіть не дуже дорогий, або старий добрий стрілочний тестер. Про те, що стрілочний прилад ще рано списувати з рахунків, які він дає додаткові можливості, яких немає у сучасних цифрових мультиметров, можна прочитати в статті.

Неоціненну допомогу в ремонті імпульсних блоків живлення може надати. Тут теж цілком можливо скористатися стареньким, навіть не дуже широкосмуговим електронно-променевим осцилографом. Якщо звичайно є можливість придбати сучасний цифровий осцилограф, то це ще краще. Але, як показує практика, при ремонті імпульсних блоків живлення можна обійтися і без осцилографа.

Власне при ремонті можливі два результати: або відремонтувати, або зробити ще гірше. Тут доречно згадати закон Хорнера: «Досвід зростає прямо пропорційно числу виведеної з ладу апаратури». І хоча закон цей містить неабияку частку гумору, в практиці ремонту справи йдуть саме таким чином. Особливо на початку шляху.

Пошук несправностей

Імпульсні блоки живлення виходять з ладу набагато частіше, ніж інші вузли електронної апаратури. В першу чергу позначається те, що присутня висока напруга мережі, яке після випрямлення і фільтрації стає ще вище. Тому силові ключі і весь побутовий каскад працюють в дуже важкому режимі, як електричному, так і тепловому. Найчастіше несправності криються саме в первинному ланцюзі.

Несправності можна розділити на два типи. У першому випадку відмова імпульсного блоку живлення супроводжується димом, вибухами, руйнуванням і обугливанием деталей, іноді доріжок друкованої плати.

Здавалося б, що варіант найпростіший, досить тільки поміняти згорілі деталі, відновити доріжки, і все запрацює. Але при спробі визначити тип мікросхеми або транзистора з'ясовується, що разом з корпусом зникла і маркування деталі. Що тут було, без схеми, якій частіше під рукою немає, дізнатися неможливо. Іноді ремонт на цій стадії і закінчується.

Другий тип несправності тихий, як говорив Льолік, без шуму і пилу. Просто безслідно зникли вихідні напруги. Якщо цей імпульсний блок живлення являє собою простий мережевий адаптер зразок зарядника для стільникового або ноутбука, то в першу чергу слід перевірити справність вихідного шнура.

Найчастіше відбувається обрив або близько вихідного роз'єму, або біля виходу з корпусу. Якщо блок включається в мережу за допомогою шнура з вилкою, то в першу чергу слід переконатися в його справності.

Після перевірки цих найпростіших ланцюгів вже можна лізти в нетрі. Як цих нетрів візьмемо схему блоку живлення 19-дюймового монітора LG_flatron_L1919s. Власне несправність була досить простою: вчора включався, а сьогодні не включається.

При начебто серйозності пристрою - як-не-як монітор, схема блоку живлення досить проста і наочна.

Після розтину монітора було виявлено кілька роздутих електролітичних конденсаторів (C202, C206, C207) на виході блоку живлення. В такому випадку краще поміняти відразу все конденсатори, всього шість штук. Вартість цих деталей копійчана, тому не варто чекати, коли вони теж вспучатся. Після такої заміни монітор заробив. До речі, така несправність у моніторів LG досить часта.

Спучені конденсатори викликали спрацьовування схеми захисту, про роботу якої буде розказано трохи пізніше. Якщо після заміни конденсаторів блок живлення не заробив, доведеться шукати інші причини. Для цього розглянемо схему більш детально.

Рис 5. Блок живлення монітора LG_flatron_L1919s (для збільшення натисніть на малюнок)

Мережевий фільтр і випрямляч

Напруга через вхідний роз'єм SC101, запобіжник F101, фільтр LF101 надходить на випрямний міст BD101. Випрямлена напруга через термістор TH101 надходить на згладжує конденсатор C101. На цьому конденсаторі виходить постійна напруга 310В, яке надходить на інвертор.

Якщо ця напруга відсутня або набагато менше зазначеної величини, то слід перевірити запобіжник F101, фільтр LF101, випрямний міст BD101, конденсатор C101, і термістор TH101. Всі зазначені деталі легко перевірити за допомогою мультиметра. Якщо виникає підозра на конденсатор C101, то краще поміняти його на завідомо справний.

До речі, мережевий запобіжник просто так не згорає. У більшості випадків його заміна не приводить до відновлення нормальної роботи імпульсного блоку живлення. Тому слід шукати інші причини, що призводять до перегорання запобіжника.

Запобіжник слід ставити на той же струм, який вказаний на схемі, і ні в якому разі не «умощнять» запобіжник. Це може привести до ще більш серйозних несправностей.

інвертор

Інвертор виконаний по однотактной схемою. Як задає генератора використовується мікросхема ШІМ-контролера U101 до виходу якої підключений силовий транзистор Q101. До стоку цього транзистора через дросель FB101 підключена первинна обмотка трансформатора T101 (висновки 3-5).

Додаткова обмотка 1-2 з випрямлячем R111, D102, C103 використовується для живлення ШІМ контролера U101 в сталому режимі роботи блоку живлення. Запуск ШІМ контролера при включенні виробляється резистором R108.

вихідні напруги

Блок живлення виробляє два напруги: 12В / 2А для харчування інвертора ламп підсвічування і 5В / 2А для харчування логічної частини монітора.

Від обмотки 10-7 трансформатора T101 через діодні збірку D202 і фільтр C204, L202, C205 виходить напруга 5В / 2А.

Послідовно з обмоткою 10-7 з'єднана обмотка 8-6, від якої за допомогою діодного зборки D201 і фільтра C203, L201, C202, C206, C207 виходить постійна напруга 12В / 2А.

Захист від перевантажень

В витік транзистора Q101 включений резистор R109. Це датчик струму, який через резистор R104 підключений до висновку 2 мікросхеми U101.

При перевантаженні на виході струм через транзистор Q101 збільшується, що призводить до падіння напруги на резисторі R109, яке через резистор R104 подається на висновок 2CS / FB мікросхеми U101 і контролер перестає виробляти керуючі імпульси (висновок 6OUT). Тому напруги на виході блоку живлення пропадають.

Саме цей захист і спрацьовувала при спучених електролітичних конденсаторах, про які було згадано вище.

Рівень спрацьовування захисту 0,9В. Цей рівень задається джерелом зразкового напруги всередині мікросхеми. Паралельно резистору R109 підключений стабілітрон ZD101 з напругою стабілізації 3,3 В, що забезпечує захист входу 2CS / FB від підвищеної напруги.

До висновку 2CS / FB через дільник R117, R118, R107 подається напруга 310В з конденсатора с101, що забезпечує спрацьовування захисту від підвищеної напруги мережі. Допустимий діапазон напруги, при якому монітор нормально працює знаходиться в діапазоні 90 ... 240В.

Стабілізація вихідних напруг

Виконана на регульованому стабілітроні U201 типу A431. Вихідна напруга 12В / 2А через дільник R204, R206 (обидва резистори з допуском 1%) подається на керуючий вхід R стабилитрона U201. Як тільки вихідна напруга стає рівним 12В, стабілітрон відкривається і засвічується світлодіод оптрона PC201.

В результаті відкривається транзистор оптрона, (висновки 4, 3) і напруга живлення контролера через резистор R102 подається на висновок 2CS / FB. Імпульси на виведення 6OUT пропадають, і напруга на виході 12В / 2А починає падати.

Напруга на керуючому вході R стабилитрона U201 падає нижче опорного напруги (2,5 В), стабілітрон замикається і вимикає оптрон PC201. На виході 6OUT з'являються імпульси, напруга 12В / 2А починає зростати і цикл стабілізації повторюється знову. Подібним чином ланцюг стабілізації побудована в багатьох імпульсних блоків живлення, наприклад, в комп'ютерних.

Таким чином, виходить, що на вхід 2CS / FB контролера за допомогою проводового АБО підключені відразу три сигнали: захист від перевантажень, захист від перевищення напруги мережі і вихід схеми стабілізатора вихідної напруги.

Ось тут якраз доречно згадати, як можна перевірити роботу цієї петлі стабілізації. Для цього достатньо при вимкненому !!! з мережі блоці живлення подати на вихід 12В / 2А напруга від регульованого блоку живлення.

На вихід оптрона PC201 зачепитися краще стрілочним тестером в режимі вимірювання опорів. Поки напруга на виході регульованого джерела нижче 12В, опір на виході оптрона буде великим.

Тепер будемо збільшувати напругу. Як тільки напруга стане більше 12В, стрілка приладу різко впаде в сторону зменшення опору. Це говорить про те, що стабілітрон U201 і оптопара PC201 справні. Отже, стабілізація вихідних напруг повинна працювати нормально.

У точності так само можна перевірити роботу петлі стабілізації у комп'ютерних імпульсних блоків живлення. Головне розібратися в тому, до якого напрузі підключений стабілітрон.

Якщо всі зазначені перевірки пройшли вдало, а блок живлення не запускається, то слід перевірити транзистор Q101, випаявши його з плати. При справному транзисторі винна, скоріше за все, мікросхема U101 або її обв'язка. В першу чергу це електролітичний конденсатор C105, який найкраще перевірити заміною на свідомо справний.

коли автомобіль довгий час стоїть без діла, потрібно його хоча б раз на місяць заводити. Акумуляторна батарея добре постачає електрикою автомобіль на протязі 4-5 років, потім вона не в змозі нормально забезпечувати електрикою машину, а також погано заряджається від генератора або портативного зарядного пристрою. Після великого досвіду складання зварювальних інверторів, у мене з'явилася ідея зробити на основі таких апаратів пристрій для запуску двигуна.

Це пристрій можна використовувати як з встановленим акумулятором, так і без нього. З акумуляторною батареєю інверторному блоку живлення буде навіть легше заводити двигун. Я намагався завести без батареї двигун на 88 кінських сил. Експеримент вдався, без будь-яких поломок.

На инверторе потрібно налаштувати вихідну напругу 11,2 В. Стартер двигуна внутрішнього згоряння, розрахований на таку напругу (10-11 В). інверторний блок харчування, Який ми збираємо має можливість стабілізації напруги, а також функцію захисту від максимальних струмів 224 А, захист від замикання електропроводки.

технологія IGBT , По якій розроблялася електрична схема пристрою, заснована на принципі повного відкриття і повного закриття потужних транзисторів, які використовуються в блоці. Це дає можливість якнайкраще мінімізувати втрати на ключах IGBT.

На виході є можливість регулювати силу струму і напругу за рахунок зміни ширини імпульсів управління силовими ключами. Так як вони працюють на високих частотах, то і регулювання потрібно здійснювати на частоті 56 кГц. Така ідеалізація роботи можлива лише при стабільній частоті на виході, а також утримання її на таких рівнях, при яких діє блок живлення. В такому випадку буде, зміняться, тільки ширина і тривалість напруги в діапазоні (0% - 45%), від ширини імпульсу. Решта 55% - це нульовий рівень напруги на ключі керування.

Трансформатор инверторного блоку має феритовий сердечник. Це дає можливість підлаштовувати прилад на високій частоті 56 кГц. На металевому сердечнику не створюються вихрові струми.

IGBT транзистори - володіють необхідною потужністю, а також не створюють навколо себе вихрових полів. Навіщо ж потрібно створювати такі високі частоти в блоці живлення? Відповідь очевидна. При використанні трансформатора, чим вище частота напруги, тим менше потрібно витків обмотки на осерді. Ще одним плюсом високої частоти роботи, високого ККД трансформатора, який в даному випадку стає характерною 95%, так як обмотки сердечника виконані з товстого дроту.

Трансформаторне пристрій, що використовується в схемі маленьке за габаритами і дуже легке. Широтне імпульсний пристрій (ШІМ) - створює менше втрат, стабілізуючи напругу, в порівнянні з аналоговими елементами стабілізації. В останньому випадку потужність розсіюється на потужних транзисторах.

Ті люди, які розбираються трохи в радіоелектроніці, можуть помітити, що трансформатор підключається до джерела живлення під час тактів двома ключами. Один під'єднується до плюса, інший до мінуса. Електрична схема побудови за принципом Флі Бак передбачає підключення трансформатора з одним ключем. Таке підключення призводить до великих втрат потужності (становить в цілому близько 10-15% від повної потужності), так як індуктивні обмотки розсіюють енергію на резисторі. Такі втрати потужності неприпустимі для побудови потужних джерел живлення в кілька кіловат.

У наведеній схемі такий недолік усунуто. Викид енергій йде через діоди VD18 і VD19 назад в харчування моста, що в свою чергу ще більше підвищує ККД трансформатора.

Втрати на додатковому ключі становят не більше 40 Ватт. Схема Флі Бак передбачає такі втрати на резисторі, які ставлять 300-200 Ватт. Транзистор IRG64PC50W, який застосовується в електричній схемі блоку харчування за технологією IGBT, має особливість швидкого відкриття. У той же час швидкість го закриття набагато гірше, що виробляє до імпульсного нагрівання кристала в момент закриття транзистора. На стінках транзистора виділяється близько 1 кВт енергії у вигляді тепла. Така потужність дуже велика для транзистора, що загрожує перегрівом.

Для зниження цієї миттєвої потужності між колектором і емітером транзистора включають додаткову ланцюг С16 R24 VD31. Теж саме було зроблено і з верхніми IGBT транзистора, яка знижує потужність на кристалі в момент закриття. Таке впровадження призводить до підвищення потужності в момент відкриття ключа транзистора. Але воно відбувається практично миттєво.

У момент відкриття IGBT конденсатор С16 розряджається через резистор R24. Зарядка відбувається в момент закриття транзистора через швидкий діод VD3. Як наслідок цього, затягується формат підйому напруги. Поки закривається IGBT - знижується виділяється потужність на ключі транзистора.

Така зміна електричного кола відмінно справляється з резонуючими викидами трансформатора, тим самим не дозволяючи напрузі вище 600 вольт через ключ.

IGBT - це складовою трансформатор, який складається з польового і біполярного транзистора з переходом. Польовий транзистор виступає тут в якості головного. Для того, щоб їм управляти потрібні прямокутні імпульси з амплітудою трохи менше 12 В, а також не більше 18 В. На цій ділянці ланцюга включені спеціальні оптрони (HCPL3120 або HCPL3180). Можлива імпульсна робоче навантаження складає 2 А.

Оптрон працює таким чином. У тому випадку, коли з'явиться напруга на світлодіоді оптрона, входи 1,2,3 і 4 - запитані. На виході миттєво формується потужний імпульс струму з амплітудою 15,8 В. Рівень імпульсу обмежений резисторами R55 і R48.

Коли напруга на світлодіоді пропадає, спостерігається спад амплітуди, який відкриває транзистор Т2 і Т4. Таким чином створюється струм більш високого рівня на резисторах R48 і R58, а також відбувається швидка розрядка конденсатора ключа IGBT.

Міст разом з драйверами на оптронах збираємо на базі радіатора від комп'ютера Pentium 4, у якого плоска підстава. На поверхню радіатора перед установкою транзисторів необхідно нанести термопасту.

Радіатор потрібно розпиляти на дві частини таким чином, щоб верхній і нижній ключ не мали електричного контакту між собою. Діоди кріпляться до радіатора спеціальними слюдяними прокладками. Всі силові з'єднання встановлюємо за допомогою застосування навісного монтажу. На шину харчування знадобиться припаяти 8 штук плівкових конденсаторів по 150 нФ кожен і максимальною напругою 630 В.

Вихідна обмотка силового трансформатора і дросель

Так як вихідні напруги без навантаження досягають 50 В, його потрібно необхідно було випрямити за допомогою діодів VD19 і VD20. Потім навантажувальний напруга надходить на дросель за допомогою якого відбувається згладжування і розподіл напруги навпіл.

Під час коли IGBT транзистори відкриті настає фаза насичення дроселя L3. Коли IGBT знаходиться в закритому стані, настає фаза розрядки дроселя. Розрядка відбувається через який замикає ланцюг діод VD22 і VD21. Таким чином струм який надходить на конденсатор випрямляється.

Стабілізація і обмеження струму при широтноімпульсної модуляції

2 - це вхід для посилення напруги, 1 - вихід підсилювача. Підсилювач змінює робочий струм інвертора, а також ширину імпульсу. Дискретні зміни створюють навантажувальну характеристику в залежності від напруги зворотного зв'язку між блоком живлення і входом мікросхеми. На виводі 2 мікросхеми підтримується напруга 2,5 В.

Ширина робочого імпульсу залежить від напруги на вході 2 мікросхеми. Ширина імпульсу стає ширше, якщо напруга більше 2,5 В. Якщо ж напруга менше зазначеного, то ширина завужувати.

Стабільність роботи блоку живлення залежить від резисторів R2 і R1. Якщо напруга сильно просідає внаслідок великих вихідних струмів, то необхідно збільшити опір резистора R1.

Іноді буває, що в процесі настройки блок починає видавати якісь дзижчання. В такому випадку необхідно регулювати резистор R1 і ємності конденсаторів С1 і С2. Якщо навіть такі заходи не в змозі допомогти, можна спробувати зменшити кількість витків дроселя С3.

Трансформатор повинен працювати тихо, інакше згорять транзистори. Якщо навіть всі вищеперелічений заходи не допомогли, потрібно додати кілька конденсаторів по 1 мкФ на три канали БП.

Плата силових конденсаторів 1320 мкФ

Під час включення блоку живлення в мережу з напругою 220 В, відбувається стрибок струму, після чого виходять з ладу діодний збірка VD8, під час зарядки ємності конденсатора. Для запобігання такого ефекту потрібно встановити резистор R11. Коли конденсатори зарядиться, таймер на нульовому транзисторі дасть команду зімкнути контакти і зашунтувати реле. Тепер потрібний за величиною робочий струм надходить на електричний міст з трансформатором.

Таймер на VT1 розмикає контакти реле К2, що дозволяє використовувати процес широтноімпульсної модуляції.

Налаштування блоку

Насамперед необхідно подати напругу в 15 В на силовий міст, простежити правильну роботи моста а також монтаж елементів. Далі можна живити міст напругою мережі, в розрив між +310 В, де розташовані конденсатори 1320 мкФ і конденсатор з ємністю 150 нФ, поставити лампочку на 150-200 Ватт. Потім підключаємо до електричного кола осфілограф на колектор-емітер нижнього силового ключа. Потрібно переконається, що викиди розташовані в нормальній зоні, не вище 330 В. Далі виставляємо тактову частоту Шиман. Потрібно знижувати частоту до тих пір, поки не з'явиться на осциллограмме маленький вигин імпульсу, який свідчить про перенасичення трансформатора.

Робоча тактова частота трансформатора розраховується таким чином: спочатку вимірюємо тактову частоту перенасичення трансформатора, ділимо її на 2 і результат додаємо до частоти, на якій стався вигин імпульсу.

Потім потрібно живити міст через чайник, потужністю 2 кВт. Від'єднуємо зворотний зв'язок ШІМ по напрузі, подаємо регульоване напруга на резистор R2 в місці з'єднання його з стабілітроном D4 від 5 В до 0, тим самим регулюючи струм замикання від 30 А і до 200 А.

Налаштовуємо напруга на мінімум, ближче до 5 В, отпаиваем конденсатор С23, замикаємо вихід блоку. Якщо ви почули дзенькіт, необхідно пропустити провід в інший бік. Перевіряємо фазировку обмоток силового трансформатора. Підключаємо осцилограф на нижній ключ і збільшуємо навантаження, щоб не було дзвону, або навіть сплеску напруги вище 400 В.

Вимірюємо температуру радіатора моста, щоб радіатор нагрівався рівномірно, що свідчить про якісні мостах. Підключаємо зворотний зв'язок по напрузі. Ставимо конденсатор С23, вимірюємо напруга, щоб воно знаходилося в межах 11-11,2 В. Навантажуємо джерело живлення невеликим навантаженням, величиною в 40 Ватт.

Налаштовуємо тиху роботу трансформатора, змінюючи кількість витків дроселя L3. Якщо і це не допомагає, збільшуємо емкость конденсатора С1 і С2, або ж розміщуємо плату ШІМ подалі від перешкод силового трансформатора.

Передмова

Хочу заздалегідь попередити шановних читачів даної статті про те, що дана стаття буде мати не зовсім звичну для читачів форму і зміст. Поясню чому.

Наданий Вашій увазі матеріал абсолютно ексклюзиву. Всі пристрої про які піде мова в моїх статтях розробляються, макетує, налаштовуються і доводяться до розуму особисто мною. Найчастіше все починається зі спроби реалізувати на практиці якусь цікаву ідею. Шлях буває дуже тернистий, і займає, часом, досить тривалий час і яким буде кінцевий результат, і чи буде він взагалі - заздалегідь не відомо. Але, практика підтверджує - дорогу здолає той, хто йде ..., і результати, часом перевершують всі очікування ... А як захоплюючий сам процес - словами не передать.Надо визнати, що знань і умінь у мене (як у всіх, треба відзначити) вистачає не завжди, і мудрі і своєчасні поради тільки вітаються, і допомагають довести задум до логічного кінця. Ось така специфіка ...

Ця стаття адресована не так початківцям, а скоріше до людей вже мають необхідні знання та досвід, яким теж цікаво ходити неходженими стежками, і яким стандартні підходи до вирішення завдань не такі цікаві ... Важливо зрозуміти, що це не матеріал для бездумного повторення, а скоріше - напрямок в якому потрібно рухатися ... Не обіцяю читачам великих подробиць про очевидні, загальновідомі й зрозумілі грамотному в електроніці речі ..., але обіцяю, що головна СУТЬ буде завжди добре освітлена.

про інвертор

Інвертор, про який піде мова, з'явився на світ саме описаним вище чином ... На жаль, я не можу, не порушуючи правил публікації даних статей, висвітлити докладно, як він з'явився на світ, але запевняю, що схеми двох крайніх варіантів інвертора ще ніде не публікувалися ... Більш того - передостанній варіант схеми вже практично використовується, а крайній (сподіваюся - найдосконаліший з них), поки лише на папері і ще не макетувати, але в працездатності його не сумніваюся, а виготовлення та його перевірка займе всього пару днів ...

Знайомство з мікросхемою для напів-мостового інвертора IR2153, справило гарне враження - досить маленький споживаний по харчуванню ток, наявність дід-тайму, вбудований контроль харчування ... Але у неї два суттєвих недоліки - відсутня можливість регулювати тривалість імпульсів на виході і досить маленький струм драйверів ... (реально він не озвучений в даташіте, але навряд чи він більше ніж 250-500 мА ...). Необхідно було вирішити два завдання - придумати, як реалізувати регулювання напруги інвертора, і як збільшити струм драйверів силових ключів ...

Ці завдання вдалося вирішити введенням в схему оптичних драйверів польових транзисторів, і диференціюють ланцюгів на виходах мікросхеми IR2153 (див. Рис.1)

рис.1

Пара слів про те, як працює регулювання тривалості імпульсів. Імпульси з виходів IR2153 надходять на диференційні ланцюга складаються з елементів С2, R2, світлодіод оптичного драйвера, VD3-R4- транзистор оптрона ..., і елементів С3, R3, світлодіод оптичного драйвера, VD4-R5- транзистор оптрона ... Елементи диференціюють ланцюгів розраховані таким чином , що, при закритому транзисторі оптрона зворотного зв'язку, тривалість імпульсів на виходах оптичних драйверів практично дорівнює тривалості імпульсів на виходах IR2153. При цьому, напруга на виході інвертора - максимально.

У момент, коли напруга на виході інвертора досягає напруги стабілізації, починає відкривається транзистор оптрона ..., це призводить до зменшення постійної часу диференціюються ланцюга, і, як наслідок, до зменшення тривалості імпульсів на виході оптичних драйверів. Це забезпечує стабілізацію напруги на виході інвертора. Діоди VD1, VD2 ліквідують негативний викид, що виникає при диференціюванні.

Тип оптичних драйверів навмисне не озвучую. Ось чому - оптичний драйвер польового транзистора, це велика окрема тема для розмови. Номенклатура їх дуже велика - десятки ..., якщо не сотні типів ..., на будь-який смак і колір. Щоб зрозуміти їх призначення і їх особливості, необхідно повивчати їх самостійно.

Представлений інвертор має ще одну важливу особливість. Поясню. Так як основне призначення інвертора - зарядка літієвих (хоча - можна будь-яких, звичайно) акумуляторів, довелося вжити заходів щодо обмеження струму на виході інвертора. Справа в тому, що якщо підключити до блоку живлення розряджений акумулятор, ток зарядки може перевищити всі розумні межі ... Щоб обмежити струм зарядки на необхідному нам рівні, в ланцюг керуючого електрода TL431, введений шунт Rш ... Як це працює? Мінус заряджає акумулятор підключається не до мінуса інвертора, а до верхнього за схемою висновку Rш ... При протіканні струму через Rш, підвищується потенціал на керуючому електроді TL431 ..., що призводить до зменшення напруги на виході інвертора, і, як наслідок, до обмеження струму зарядки. У міру зарядки акумулятора, напруга на ньому росте, але слідом за ним, зростає і напруга на виході інвертора, прагнучи до напруги стабілізаціі.Короче - проста, і ефективна до неподобства штуковина. Змінивши номінал Rш, легко обмежити струм заряду на будь-якому потрібному нам рівні. Саме тому, сам номінал Rш не озвучив ... (орієнтир - 0,1 Ом і нижче ...), його легше підібрати експериментально.

Передбачаючи безліч повчальних коментарів про «правильності» і «неправильності» принципів зарядки літієвих акумуляторів, велике прохання - від подібних коментарів утриматися і повірити на слово, що я більш ніж в курсі, як це робиться ... Це велика, окрема тема ..., і в рамках цієї статті вона обговорюватися не буде.

Кілька слів про ВАЖЛИВИХ особливості настройки сигнальної частини інвертора ...

Для перевірки працездатності і настройки сигнальної частини інвертора необхідно подати +15 Вольт в ланцюг харчування сигнальної частини від будь-якого зовнішнього джерела живлення і проконтролювати осцилографом наявність імпульсів на затворах силових ключів. Потім, необхідно імітувати спрацювання оптрона зворотного зв'язку (подавши напругу на світлодіод оптрона) і переконатися, що при цьому відбувається МАЙЖЕ повне звуження імпульсів на затворах силових ключів. При цьому, зручніше щупи осцилографа підключити не штатно, а інакше - сигнальний провід щупа до одного з затворів силового ключа, а загальний провід щупа осцилографа - до затвору іншого силового ключа ... Це дасть можливість бачити імпульси різних полутакт одночасно ... (то, що в сусідніх полутакт ми побачимо імпульси протилежної полярності, тут значення не має) .Тепер САМЕ важливе - необхідно переконається (або домогтися), щоб при ВВІМКНЕНОМУ оптроні зворотного зв'язку імпульси, що управляють НЕ звужувалися до нуля (залишилися мінімальної тривалості, але не втратили прямокутну форму ...). Крім того, важливо, підбором резистора R5 (або R4) домогтися, щоб імпульси в сусідніх полутакт були однакові тривалості ... (різниця цілком імовірна, через різницю характеристик оптичних драйверів). Див. Рис.2

рис.2

Після цього клопоту, підключення інвертора до мережі 220 Вольт, пройде, швидше за все без проблем. Дуже бажано при налаштуванні підключити до виходу інвертора невелике навантаження (автомобільну лампочку на 5 Вт) ... Через ненульовий мінімальної тривалості керуючих імпульсів, без навантаження, напруга на виході інвертора може бути вище напруги стабілізації. Це не заважає експлуатації інвертора, але, від цього неприємного моменту, сподіваюся позбутися в наступному варіанті інвертора.

Важливе про малюнок друкованої плати - вона має ряд особливостей ...

Останні кілька років використовую плати розроблені під аля-планарний монтаж елементів ... Тобто - все елементи розташовані з боку друкованих провідників. Таким чином припаяні ВСЕ елементи схеми ..., навіть ті, які від народження не призначені для планарного монтажу. Це значно зменшує трудомісткість виготовлення. Крім того - плата має абсолютно плоску нижню частину і з'являється можливість розмістити плату безпосередньо на радіаторі. Подібна конструкція помітно спрощує процес заміни елементів при налаштуванні і ремонті. Деякі сполуки (самі незручні, для розведення друкованим способом) Виконуються ізольованим монтажним проводом. Це цілком виправдано, тому що дозволяє значно зменшити розміри плати.

Сам малюнок друкованої плати (см.ріс.3), це скоріше ОСНОВА для саме Вашої конструкціі.Её остаточний малюнок буде необхідно коригувати під використовувані саме Вами оптичні драйвера. Треба мати на увазі, що різні оптичні драйвери мають РІЗНІ корпусу, і нумерація і призначення висновків, може відрізнятися від наведеної на схемі в даній статті. Представлена \u200b\u200bплата пережила вже штук десять модифікацій щодо сигнальної частини. Коригування сигнальної частини, часом дуже значна, забирає зовсім небагато часу.

рис.3

Наводити точний перелік елементів в рамках даної статті я не планую. Причина проста - головна мета всієї цієї метушні, зробити корисну річ з мінімальними затратами з максимально доступних елементів. Тобто - збирайте, з того що є. До речі - якщо вихідна напруга інвертора не планується робити більше двадцяти вольт, то в якості вихідного трансформатора можна використовувати будь-який трансформатор від комп'ютерного блоку харчування (зібраного по підлозі-мостовій схемі). Фото нижче - загальний вигляд зібраного інвертора, щоб Ви мали уявлення, як це виглядає (краще - один раз побачити, ніж сто разів почути). Дуже прошу бути поблажливими до якості збірки, але у мене просто виходу немає - руки всього дві ... Паяешь поточний варіант, а в голові вже наступний варіант майже дозрів ... І інакше - ніяк ...- через сходинку не стрибнеш .. .

Так, ось про що забув згадати - напевно виникнуть питання про потужність інвертора. Відповім так - максимальну потужність подібного інвертора заочно важко оцінити ..., вона визначається, в основному, потужністю застосовуваних силових елементів, вихідного трансформатора і максимальним піковим струмом виходу оптичних драйверів. При великих потужностях великий вплив почнуть надавати сама конструкція, демпферні ланцюга силових ключів ..., знадобиться застосування синхронних випрямлячів замість діодів на виході ... Коротше - це вже зовсім інша історія, значно складніша в реалізації ... Що стосується описаного інвертора, я використовую його для зарядки LiFePO4 акумулятора з напругою 21, 9 Вольт (ємність - 15А / ч) струмом 7-8 Ампер ... Це та межа, де температура радіатора і трансформатора знаходиться в розумних межах і не потрібно примусового охолодження ... На мій смак - дешево і сердито ..

Більш докладно говорити про даному инверторе в рамках даної статті я не планую. Все висвітлити неможливо (і забирає таку хмару часу, треба зауважити ...), так що буде більш розумно обговорити виниклі питання в окремій темі на форумі паяльника. Там я вислухаю всі побажання і критичні зауваження, і відповім на питання.

Не сумніваюся - дуже багатьом може не сподобається подібний підхід. А багато хто впевнений, що все вже придумано до нас ... Запевняю - це не так ...

Але це не кінець історії. Якщо буде інтерес, то можна буде продовжити розмову ..., адже є ще один, крайній варіант сигнальної частини. ... Сподіваюся - далі буде.

Доповнення від 25.06.2014

Ось так виходить і в цей раз - ще не встигло висохнути чорнило в статті, а вже з'явилися дуже цікаві думки, як зробити сигнальну частину інвертора більш досконалої ...

Хочу попередити, що всі малюнки, помічені підписом "проект" в повністю зібраному инверторе НЕ перевірялися! Але якщо, працездатність окремих фрагментів схеми була перевірена на макеті, і їх працездатність підтвердилася, я буду оскаржувати окремо.

Принцип роботи доопрацьованій сигнальної частини, як і раніше заснований на диференціюванні імпульсів з мікросхеми IR2153. Але з точки зору правильності побудови електронних схем, підхід тут більш грамотний.

Пара пояснень - власне диференціюються ланцюга тепер включають в себе C2, R2, R4 і C3, R3, R5 плюс діоди VD1, VD2 і оптрон зворотного зв'язку. Діоди, що усувають негативні викиди виникають при диференціюванні - виключені ..., так як в них немає необхідності - польові транзистори допускають подачу напруги затвор-витік +/- 20 Вольт. Продиференціювали імпульси, що змінюють свою тривалість при впливі оптрона зворотного зв'язку, надходять в затвори транзисторів Т1, Т2, які включають світлодіоди оптичних драйверів ...

Дана схема перевірена на макеті. Вона показала хорошу працездатність і велику гнучкість в налаштуванні. Настійно рекомендую до використання.

На фото нижче - фрагмент принципової схеми зі зміненою сигнальної частиною і малюнок друковано плати з корекціями під доопрацьовану сигнальну частину ...

Далі буде...

Доповнення від 29.06.14

Ось так виглядає крайній варіант сигнальної частини інвертора, про який я згадував на початку статті. Нарешті, знайшов час зробити його макет і подивитися в реалії на його роботу ... Подивився ..., і таки - так, саме він і буде призначений найдосконалішим із запропонованих ... Схему можна назвати вдалою і тому, що всі елементи в ній виконують функції, для яких і призначені від народження.

У цьому варіанті регулятора використаний інший, більш звичний, спосіб зміни тривалості керуючих. Імпульси з виходів IR2153 перетворюються з прямокутної, в трикутну форму, інтегруючими ланцюгами R2, C2 і R3, C3. Сформовані трикутні імпульси надходять на інвертують входи здвоєного компаратора LM393. На неінвертуючий входи компараторів надходить напруга з дільника R4, R5. Компаратори порівнюють поточне значення трикутного напруги з напругою з дільника R4, R5, і в моменти, коли величина трикутного напруги перевищує напруга з дільника R4, R5, на виходах компараторів виникає низький потенціал. Це призводить до включення світлодіода оптичного драйвера ... ЗБІЛЬШЕННЯ напруги з дільника R4, R5 призводить до ЗМЕНШЕННЯ тривалості імпульсів на виходах компараторів. Саме це дозволять організувати зворотний зв'язок виходу інвертора з формувачем тривалості імпульсів, і забезпечити, тим самим, стабілізацію і управління вихідним напругою інвертора. При спрацьовуванні оптрона зворотного зв'язку, транзистор оптрона відкривається, напруга з дільника R4, R5 - збільшується, що призводить до зменшення тривалості керуючих імпульсів ..., при цьому, вихідна напруга - зменшується ... Величина резистора R6 * визначає ступінь впливу ланцюга зворотного зв'язку на тривалість формованих імпульсів ... - ніж номінал резистора R6 * менше, тим менше тривалість імпульсів при спрацьовуванні оптрона зворотного зв'язку ... при налаштуванні, зміна номіналу резистора R6 *, дозволяє домогтися того, що тривалість сформованих імпульсів в момент спрацьовування оптрона зворотного зв'язку буде прагнути (або буде рівною - тут це не страшно) до нуля. Малюнки нижче, допоможуть зрозуміти суть роботи компараторів.

Пара слів про важливе при налаштуванні. Сама процедура настройки, досить проста, але зробити її без осцилографа - навіть не намагайтеся ... Це рівносильно спробам їхати з зав'язаними очима ... Особливість (і це, скоріше, його гідність, ніж недолік) в тому, що він дозволять сформувати імпульси з будь-яким співвідношенням тривалості в сусідніх каналах ... Потрібно розуміти, що формувач може як змінити (ввести або усунути повністю) тривалість дід-тайму між імпульсами сусідніх каналів, але навіть сформувати їх так, що імпульси сусідніх каналів будуть «накладатися» один на одного ..., що, природно - неприпустимо ... Ваше завдання - контролюючи осцилографом імпульси на виході драйверів, змінюючи номінал резистора R4 *, виставити на неінвертуючий входах компараторів таку напругу, при якому на виходах драйверів будуть сформовані імпульси, розділені дід-таймом 1 -2 мкС (ніж дід-тайм ширше - тим ризик наскрізних струмів - менше).

Потім, необхідно включити оптрон зворотного зв'язку, і, змінюючи величину резистора R6 *, вибрати його таким, при якому тривалість формованих зменшиться до нуля. Під час цієї процедури, буде не шкідливо проконтролювати МОМЕНТ ЗНИКНЕННЯ формованих імпульсів. Дуже бажано, щоб повне зникнення формованих імпульсів відбувалося ОДНОЧАСНО ... Неодновременное зникнення можливо, якщо сильно різні параметри інтеграторів R2, C2 і R3, C3. Це можна вилікувати невеликою зміною номіналів елементів одного з інтеграторів. Я зробив це практично. Для зручності, тимчасово, замість ланцюга транзистор оптрона-R6 *, підключив потенціометр на 20 Ком, і виставив тривалість імпульсів на межі зникнення. Різниця в тривалості сформованих імпульсів, виявилася нікчемною ... Але і її я усунув, втупивши додаткової конденсатор (всього 30 пФ), паралельно конденсатору С3.

Пара слів про особливості роботи оптичних драйверів ... При налаштуванні з'ясувалося, що оптичні драйвера краще працюють при більшому струмі светодіодов.Прічём, є ще один важливий нюанс - світлодіод оптродрайвера споживає більший струм не протягом всієї тривалості імпульсу, а лише в досить короткі періоди (1-2мкС), що збігаються у часі з положеннями фронтів імпульсів. Це важливо, тому що дозволяє зрозуміти, що середній струм споживаний светодиодом оптодрайвера реально зовсім висок.Етімі соображніямі обумовлений вибір номіналу резистора R7. Реально виміряний піковий струм світлодіода оптодрайвера, при зазначеному на схемі номіналі становить 8-10 мА.

У схему доданий діод (VD5) в ланцюзі в ланцюзі харчування нижнього драйвера. Поясню навіщо. Застосовувані мною оптодрайвера, мають вбудовану систему контролю харчування. У зв'язку з тим, що в ланцюзі харчування верхнього драйвера завжди використовується діод, напруга живлення верхнього драйвера завжди виявляється трохи нижче напруги живлення нижнього драйвера. Тому, при зниженні напруги живлення, імпульси з виходу верхнього драйвера зникають трохи раніше, ніж нижнього. Щоб зблизити моменти відключення драйверів і введений діод VD5.На ці моменти завжди слід звертати пильну увагу ...

Тут же, саме час зауважити, що даний формувач можна використовувати (після невеликої зміни логіки роботи компаратора) разом зі звичайними (НЕ оптичними) драйверами напів-мостів. Хто не зрозумів про що мова, подивіться, наприклад, що таке IR2113. Подібних - тьма ..., і їх застосування може виявитися навіть більш привабливим, ніж оптичних ... Але це тема для наступного доповнення до статті ... Не обіцяю, що перевірю на практиці їх роботу, але хоча б на рівні принципових схем декількох варіантів - немає проблем ....

Ось так - буків багато - але реально настройка зводиться до підбору двох резисторів. Хочу особливо відзначити, що даний формувач НЕ критичний до свого харчування - в діапазоні харчування мікросхеми IR2153 (9-15 Вольт), він працює абсолютно адекватно. Зникнення імпульсів з виходів IR2153 при зниженні її харчування (в момент виключення блоку), призводить до закриття силових ключів.

Ще пара рад - не варто намагатися замінити IR2153 певним аналогом на дискретних елементах - це не продуктивно ... Реально, це можливо, але просто не розумно - кількість деталей виросте в рази (в оригіналі - їх всього три ..., куди вже менше). Крім того, доведеться вирішувати питання, з поведінки аналога при включенні і виключенні (а вони будуть однозначно). Боротьба з цим ще більше ускладнить схему, і сенс цього задуму зведеться нанівець ...

Для тих, кому дана тема цікава, додаю для зручності відкориговані під даний формувач малюнки друкованих плат. Серед них - власне формирователь у вигляді субмодуля ... - з них зручніше почати перше знайомство. ОСОБЛИВО підкреслю - якщо вирішите спробувати налаштувати формувач автономно (не підключаючи силові ключі), пам'ятайте, що при налаштуванні необхідно з'єднати «віртуальний» загальний верхнього драйвера, з реальним загальним проводом (інакше - у верхнього драйвера буде відсутній харчування).

Хоча подальше зміни інвертора я не планував, але треба зауважити, що наявність всього одного ланцюга регулювання тривалості, дозволять легко ввести в нього будь-які захисту по струму. Це, окрема цікава тема, і ми, можливо, повернемося до неї пізніше ...

На закінчення даного доповнення нагадаю - від народження, основне призначення інвертора - зарядка літієвих акумуляторів. Особливими, дуже важливими властивостями, його наділяє застосування в схемі Rш ... Хто не усвідомив його призначення, рекомендую вникнути ще раз в той розділ статті, в якому про нього йде мова.

Якщо не використовувати Rш (перемкнути) - матимемо звичайний інвертор зі стабілізацією напруги (але, без будь-якого захисту по струму, природно ...).

список радіоелементів

позначення	Тип	Номінал	кількість	Примітка	Мій блокнот
	Драйвер харчування і MOSFET	IR2153	1		В блокнот
	ІС джерела опорного напруги	TL431	1		В блокнот
Т1, Т2	Польовий транзистор		2		В блокнот
VD1-VD6	діод		6		В блокнот
VD7, VD8	випрямний діод	FR607	2		В блокнот
VD9	Діодний міст	RS405L	1		В блокнот
	оптопара		1		В блокнот
	оптичний драйвер		2		В блокнот
З 1	конденсатор	3900 пф	1		В блокнот
С2, С3, С10	конденсатор	0.01 мкФ	3		В блокнот
С4		100 мкФ 25 В	1		В блокнот
С5, С6	конденсатор	1 мкФ	2		В блокнот
С7, С12	конденсатор	1000 пФ	2		В блокнот
С8, С9	електролітичний конденсатор	150 мкФ 250 В	2		В блокнот
С11	електролітичний конденсатор	1000 мкФ	1		В блокнот
R1	резистор	5.1 кОм	1		В блокнот
R2, R3	резистор	1.3 кОм	2		В блокнот
R4, R5	резистор	110 Ом	2		В блокнот
R6, R7	резистор	10 Ом	2		В блокнот
R8, R9	резистор	10 кОм	2		В блокнот
R10, R15	резистор	3.9 кОм	2	R10 0.5 Вт.	В блокнот
R11	резистор	3 кОм	1	0.5 Вт	В блокнот
R12	резистор	51 Ом	1	1 Вт	В блокнот
R13, R14	резистор	100 кОм	2		В блокнот
R16, R18	резистор	1 кОм	2		В блокнот
R17	резистор	7.76 кОм	1		В блокнот
Rш	резистор	0.1 Ом і менше	1		В блокнот
	трансформатор		1	Від комп'ютерного БП	В блокнот
	Котушка індуктивності		1		В блокнот
F1	запобіжник	2 А	1		В блокнот
	Генератор, що задає. Варіант №2.
	Драйвер харчування і MOSFET	IR2153	1		В блокнот
T1, T2	MOSFET-транзистор	2N7002	2		В блокнот
	оптопара		1		В блокнот
	оптичний драйвер		2		В блокнот
VD1-VD3	діод		3		В блокнот
З 1	конденсатор	2200 пФ	1

Зварювальний інвертор з комп'ютерного блоку живлення своїми руками стає все більш популярним як серед професіоналів, так і серед зварювальників-любителів. Переваги таких апаратів в тому, що вони зручні і легкі.

Застосування инверторного джерела живлення дозволяє якісно поліпшити характеристики зварювальної дуги, зменшити розмір силового трансформатора і тим самим полегшити вага приладу, дає можливість зробити більш плавними регулювання і зменшити розбризкування при зварюванні. Мінусом зварювального апарату інверторного типу є істотно більша ціна, ніж у трансформаторного аналога.

Щоб не переплачувати в магазинах великі суми грошей за зварювання, можна виготовити. Для цього необхідний робочий комп'ютерний блок живлення, кілька приладів, інструменти, базові знання і практичні навички в електротехнічних роботах. Також не зайвим буде обзавестися відповідною літературою.

Якщо немає впевненості в своїх силах, то варто звернутися за готовим зварювальним апаратом в магазин, інакше при найменшій помилці в процесі складання є ризик отримати електроудар або спалити всю електропроводку. Але якщо є досвід збирати схеми, перемотувати трансформатори і створювати електроприлади своїми руками, можна сміливо приступати до виконання збірки.

Принцип роботи инверторной зварювання

Зварювальний інвертор складається з понижуючого напруга мережі силового трансформатора, дроселів-стабілізаторів, що зменшують пульсацію струму, і блоку електросхем. Для схем можна застосовувати транзистори MOSFET або IGBT.

Принцип дії інвертора полягає в наступному: змінний струм від мережі направляється на випрямляч, після чого в силовому модулі відбувається перетворення постійного струму в змінний з підвищенням частоти. Далі струм надходить на високочастотний трансформатор, а на виході з нього виходить ток зварювальної дуги.

Повернутися до списку

Інструменти, необхідні для виготовлення інвертора

щоб зібрати зварювальний інвертор з блоку живлення своїми руками, знадобляться наступні інструменти:

паяльник;
викрутки з різними наконечниками;
плоскогубці;
кусачки;
дриль або шуруповерт;
крокодили;
дроти необхідного перетину;
тестер;
мультиметр;
витратні матеріали (дроти, припій для пайки, ізоляційна стрічка, шурупи та інші).

Щоб створити зварювальний апарат з комп'ютерного блоку живлення, необхідні матеріали для створення друкованої плати, гетинакс, запасні елементи. Щоб зменшити кількість роботи, варто звернутися в магазин за готовими власниками для електродів. Однак можна зробити їх і самостійно, припаявши крокодили до проводів необхідного діаметра. При цій роботі важливо дотримуватись полярності.

Повернутися до списку

Порядок складання зварювального апарату

В першу чергу, щоб створити зварювальний апарат з комп'ютерного блоку живлення, необхідно дістати джерело живлення з корпусу комп'ютера і виконати його розбирання. Основні елементи, які можна з нього використовувати, це кілька запчастин, вентилятор і стандартні пластини корпусу. Тут важливо врахувати режим роботи охолодження. Від цього залежить, які елементи для забезпечення необхідної вентиляції потрібно додати.

Роботу стандартного вентилятора, який буде охолоджувати майбутній зварювальний апарат з комп'ютерного блоку, необхідно протестувати в кількох режимах. Така перевірка дозволить переконатися в працездатності елемента. Щоб зварювальний апарат в ході роботи не перегріватися, можна поставити додатковий, більш потужне джерело охолодження.

Для контролю необхідної температури слід встановити термопару. Оптимальна температура для роботи зварювального апарата не повинна перевищувати 72-75 ° С.

Але в першу чергу слід встановити на зварювальний апарат з комп'ютерного блоку живлення необхідного розміру ручку для перенесення і зручності роботи. Ручка встановлюється на верхній панелі блоку за допомогою шурупів.

Важливо вибрати шурупи оптимальні по довжині, інакше занадто великі можуть зачепити внутрішню схему, що неприпустимо. На цьому етапі роботи слід потурбуватися про хорошу вентиляцію апарату. Розміщення елементів всередині блоку живлення досить щільне, тому в ньому слід заздалегідь влаштувати велике число наскрізних отворів. Виконуються вони дрилем або шуруповертом.

Далі, щоб створити схему інвертора, можна використовувати кілька трансформаторів. Зазвичай вибирають 3 трансформатора типу ETD59, E20 і Kх20х10х5. Знайти їх можна практично в будь-якому магазині радіоелектроніки. А якщо є вже досвід створення трансформаторів самим, то простіше виконати їх своїми руками, орієнтуючись на кількість витків і робочі характеристики трансформаторів. Знайти подібну інформацію в інтернеті не складе ніяких труднощів. Може знадобитися трансформатор струму K17х6х5.

Виконувати саморобні трансформатори найкраще з гетінаксових котушок, обмоткою послужить емаль-провід, перетином 1.5 або 2 мм. Можна використовувати мідну жерсть 0.3х40 мм, попередньо обернувши її міцною папером. Підійде термопапір від касового апарату (0.05 мм), вона міцна і не так рветься. Обтискача слід робити з дерев'яних колодок, після чого всю конструкцію потрібно залити «епоксидкой» або покрити лаком.

Створюючи зварювальний апарат з комп'ютерного блоку, можна використовувати трансформатор з мікрохвильової печі або старих моніторів, не забуваючи змінювати кількість витків обмотки. При цій роботі не зайвим буде користуватися електротехнічної літературою.

В якості радіатора можна використовувати PIV, попередньо розпиляний на 3 частини, або інші радіатори від старих комп'ютерів. Придбати їх можна в спеціалізованих магазинах, що займаються розбиранням і модернізацією комп'ютерів. Такі варіанти дозволять приємно заощадити час і сили на пошуки відповідного охолодження.

Щоб створити апарат з комп'ютерного блоку живлення, обов'язково слід використовувати однотактний прямоходовой квазімістий міст, або «косою міст». Цей елемент є одним з основних в роботі зварювального апарату, тому на ньому краще не економити, а придбати новий в магазині.

Друковані плати можна скачати в інтернеті. Це значно полегшить відтворення схеми. У процесі створення плати знадобляться конденсатори, 12-14 штук, 0.15 мк, 630 вольт. Вони необхідні для блокування резонансних викидів струму від трансформатора. Також, щоб виготовити такий апарат з комп'ютерного блоку живлення, знадобляться конденсатори С15 або С16 з маркою К78-2 або СВВ-81. Транзистори і вихідні діоди слід встановлювати на радіатори, не використовуючи додаткові прокладки.

У процесі роботи необхідно постійно використовувати тестер і мультиметр щоб уникнути помилок і для більш швидкої збірки схеми.

Після виготовлення всіх необхідних частин слід розмістити їх в корпусі з подальшою їх розведенням. Температуру на термопарі варто виставити в 70 ° С: це захистить всю конструкцію від перегріву. Після складання зварювальний апарат з комп'ютерного блоку необхідно попередньо протестувати. Інакше при допущеної в ході складання помилку можна спалити всі основні елементи, а то і отримати удар струмом.

На лицьовій стороні слід встановити два Контактодержателі і кілька регуляторів сили струму. Вимикачем апарату в такій конструкції буде стандартний тумблер комп'ютерного блоку. Корпус готового апарату після збірки потрібно додатково зміцнити.