Dnes urobíme krok o krok vyššie elektronika, konkrétne zostavíme synchrónny usmerňovač. Zariadenie nie je nové, ale zatiaľ nie veľmi populárne.
Autorom tohto domáceho produktu je Roman (autor kanála YouTube „Open Frime TV“).
Ako viete, pri akomkoľvek napájaní je výstupom usmerňovacia dióda. V poslednej dobe sa široko používajú Schottkyho diódy, pretože majú nízky pokles napätia, a preto sa menej zahrievajú. Stále sa však zohrieva a pri vysokých výkonoch je pôsobivé.
Ak dáte ultrarýchly diódu, potom je situácia ešte horšia, pretože pokles napätia je väčší, a odtiaľ vzniká jeden z najdôležitejších problémov - sú to radiátory.
Dobrým spôsobom nemôžete nastaviť hornú a dolnú stranu na jednom radiátore, pretože môže dôjsť k poruche a na výstupe bude vysoké napätie. Takže musíte oddeliť horúcu a studenú stranu na rôznych radiátoroch. Ale nie každý má správne množstvo radiátorov na ochladenie všetkého. A pri vysokých kapacitách sa človek nemôže obísť bez núteného chladenia.
Inteligentní ľudia začali uvažovať o tomto probléme a našli jednoduchú cestu von - namiesto diódy použili tranzistory s efektom poľa.
Ich odpor otvoreného kanála je veľmi malý, a preto prúd, ktorý nimi prechádza, bude produkovať menej tepla. Na prvý pohľad je všetko jednoduché, ale nie. Pre správnu funkciu potrebujú tranzistory riadnu kontrolu. Inteligentní ľudia tu tiež pracovali a vytvorili mikroobvody na riadenie tranzistorov v synchrónnom usmerňovači.
Musíme len zostaviť obvod a zistiť, ako to funguje. Samotná schéma je pred vami:
Ako vidíte, nič tu nie je. Usmerňovací čip je iba v balení smd.
Z toho vyplýva, že schéma kontroly nebude zaberať veľa miesta a účinnosť sa výrazne zvýši. Skúsme teda zistiť, ako to funguje. Prvá vec, ktorá upúta vaše oko, je, že stredný bod bude znamienko plus a bočné body budú mínus.
Je to preto, že tranzistory sa zapínajú opačným smerom.
Usmerňovač pracuje týmto spôsobom: napríklad počas prvého impulzu máme také znaky na vinutí.
Tento čip monitoruje a otvára spodný tranzistor.
Prúd v tomto čase preteká týmto obvodom:
Potom nasleduje druhý impulz.
Teraz sa horný tranzistor otvorí a prechádza prúd do záťaže.
Skúsení technici elektroniky si okamžite pamätajú vnútornú diódu v tranzistore, ale ak sa znova pozriete na signály napätia, je zrejmé, prečo je tranzistor zapnutý v opačnom smere.
Keď je jeden tranzistor otvorený, druhý je podporovaný vysokým napätím a dióda a priori nemôže prechádzať prúdom.
Každá akcia má však následky, v našom prípade sa to prejavuje v skutočnosti, že na tranzistor sa aplikujú dve amplitúdy napätia. Ako viete, je to zlé. Dozvieme sa o tom viac v reálnom výpočte.
Teraz, pokiaľ ide o ostatné prvky obvodu. Na obmedzenie napájania mikroobvodu je potrebná zenerova dióda, pretože by nemala prekročiť 20V.
Kondenzátor vyhladzuje napájacie napätie čipu.
Rezistor smerujúci na zem je možné zvoliť v rozsahu od 25 do 150 kOhm, ovplyvňuje rýchlosť otvorenia tranzistora. Autor si vybral odpor 30 kOhm, čo je dosť.
Tiež brána odpor ovplyvňuje rýchlosť otvárania, jeho hodnotenie môže byť od 10 do 30 Ohmov, môžete limit rozšíriť viac, je to len na vás.
Aby som otestoval funkčnosť tohto obvodu, musel som nakresliť pečať. Toto je čisto synchrónna usmerňovacia doska. Môžete si stiahnuť obvod a pečať TU.
Môže byť zabudovaný do ľubovoľného polovičného napájacieho zdroja a zabudnúť na prehriatie výstupnej časti. Ako vidíte, pečať sa ukázala byť kompaktná. Šírka výkonových stôp je malá, ale ako už bolo spomenuté, ide o rozloženie.
Keď je doska vyleptaná, pripevnite ju. Ťažkosti môžu nastať iba s mikroobvodom, ale ak sa pokúsite, potom všetko vyjde. Výsledkom je také nádherné zariadenie:
Teraz si povedzme podrobnejšie o výpočte. Keďže ide o skúšobnú verziu autora a nie je vybavený hlavnou časťou, na jeho spustenie použijeme externý transformátor z nejakého starého projektu. Hlavná časť je tu IR2153. Výstup by mal mať asi 24V.
Výpočty tohto bloku pred vami:
Máme záujem o taký parameter, ako je hodnota amplitúdy sekundárneho napätia, máme 28V. A teraz vynásobíme túto hodnotu číslom 2, prečo, ako je uvedené vyššie. A na prijatom napätí musíme zvoliť tranzistor. Ideme do katalógu tranzistorov rádiového trhu a začneme sa zaoberať tým, čo je k dispozícii.
A tu sa objavujú mínusy synchrónneho usmerňovača, objavujú sa v pomere cena, napätie tranzistora a odpor otvoreného kanála.
Ako vidíte, čím vyššie napätie, tým väčší odpor a ak je odpor nízky, cena tohto tranzistora je dosť vysoká. Potom sa však každý rozhodne, či taký usmerňovač potrebuje alebo nie.
Aby sme optimálne vybrali tranzistor, musíme pochopiť, koľko energie sa rozptýli. Zákon babičky Ohm nám v tom pomôže.
Vyberte tranzistor v dvojnásobnej amplitúde. Pomer ceny k odporu kanálu, výber klesol na 75nf75.
Po výpočte na prúd 10 A získame výstupný výkon 1,1 W. Teraz porovnajte synchrónny usmerňovač so schottkyho diódou. S rovnakým 10A dostaneme 4W. Výsledok je zrejmý.
Všeobecne má význam tohto usmerňovača nasledujúci význam, pri nízkom napätí je niekoľkonásobne lepší ako dióda, ale so zvýšeným napätím už nie je obraz tak krásny.
Cena komponentov je vysoká a účinnosť je o pár percent vyššia. Pozrime sa, ako zariadenie funguje. Pripojíme sekundárny obvod pomocou vodičov priamo k doske a sledujeme výstupné napätie, to je asi 24V, čo zodpovedá predtým vypočítanému.
To znamená, že doska funguje normálne. Neodporúča sa vykonať test zahrievania, pretože vodič je slabý. Teraz kontrolujeme iba výkon.
Teraz, aby sme demonštrovali prácu, môžeme postaviť sondu osciloskopu na bránu tranzistora a vidieť, ako sa otvorí.
Ako vidíte, tempo je trochu ohromené. To znamená, že k vykurovaniu sa pripočítajú straty zo spínania, ale nie sú také významné.
Áno, a predsa počas výstavby tohto usmerňovača môžete ľahko vystúpiť na hrable. Vyskytujú sa vo forme neoriginálnych tranzistorov, v ktorých je odpor v otvorenom kanáli oveľa viac uvedený v údajovom liste. Toto je teraz veľmi dôležitá téma.
Nastal čas na koniec. Ďakujem za pozornosť. Uvidíme sa skoro!