I dag tar vi et skritt et skritt høyere i elektronikk, nemlig, vi vil sette sammen en synkron likeretter. Enheten er ikke ny, men ennå ikke veldig populær.
Forfatteren av dette hjemmelagde produktet er Roman (forfatter av YouTube-kanalen "Open Frime TV").
Som du vet, i enhver strømforsyning er utgangen en likeretterdiode. Nylig er Schottky-dioder mye brukt, siden de har et lavere spenningsfall og derfor varmer de mindre. Men det er fortsatt oppvarming, og ved høye krefter er det imponerende.
Hvis du setter en ultrasnabb diode, er situasjonen enda verre, siden spenningsfallet er større, og herfra oppstår et av de viktigste problemene - dette er radiatorer.
På en god måte kan du ikke stille høysiden og lavsiden på den ene radiatoren, siden sammenbrudd kan skje og høyspenning kommer til utgangen. Så du må skille den varme og kalde siden på forskjellige radiatorer. Men ikke alle har riktig mengde radiatorer for å avkjøle alt. Og med høye kapasiteter kan man ikke klare seg uten tvungen kjøling.
Smarte mennesker begynte å tenke på dette problemet og fant en enkel utvei - å bruke felteffekttransistorer i stedet for dioder.
Deres åpne kanalmotstand er veldig liten, og derfor vil strømmen som strømmer gjennom dem produsere mindre varme. Ved første øyekast er alt enkelt, men nei. For korrekt drift trenger transistorer riktig kontroll. Her jobbet også smarte mennesker og laget mikrokretser for å kontrollere transistorer i en synkron likeretter.
Vi må bare sette sammen kretsen og finne ut hvordan den fungerer. Selve opplegget ligger foran deg:
Som du ser er det ikke noe i det hele tatt her. Likeretterbrikken er bare i smd-pakken.
Av dette viser det seg at kontrollordningen ikke vil ta mye plass, og effektiviteten vil øke betydelig. Så la oss prøve å finne ut hvordan det fungerer. Det første som fanger øyet er at midtpunktet vil være et pluss, og sidepunktene vil være et minus.
Det er fordi transistorer slår seg på i motsatt retning.
Likretteren fungerer på denne måten: for eksempel under den første pulsen har vi slike tegn på viklingene.
Denne brikken overvåker og åpner den nedre transistoren.
Nåværende strøm strømmer på denne kretsen:
Dette blir fulgt av en andre impuls.
Nå åpnes den øvre transistoren og fører strøm til belastningen.
Erfarne elektronikkingeniører vil umiddelbart huske den interne dioden i transistoren, men hvis du ser på spenningsskiltene igjen, blir det tydelig hvorfor transistoren er slått på i motsatt retning.
Mens en transistor er åpen, understøttes den andre av en høy spenning og dioden a priori kan ikke passere strøm.
Men hver handling har konsekvenser, i vårt tilfelle manifesteres det at to spenningsamplituder påføres transistoren. Som du forstår er det ille. Vi lærer mer om dette i reell beregning.
Nå, som for de gjenværende elementene i kretsen. En zener diode er nødvendig for å begrense strømforsyningen til mikrokretsen, siden den ikke bør overstige 20V.
Kondensatoren jevner spenningen til brikken.
Motstanden som går til bakken kan velges i området 25 til 150 kOhm, det påvirker hastigheten på åpningen av transistoren. Forfatteren valgte en 30 kOhm motstand, noe som er nok.
Dessuten påvirker portmotstanden åpningshastigheten, dens rating kan være fra 10 til 30 ohm, du kan utvide grensen mer, dette er opp til deg.
For å teste driften av denne kretsen, måtte jeg tegne et skilt. Dette er et rent synkront likerettertavle. Du kan laste ned kretsen og signet HER.
Den kan bygges inn i en halvforsyningskraftforsyning og glemme overoppheting av utgangsdelen. Som du kan se, viste seg at skiltet var kompakt. Bredden på kraftsporene er liten, men som tidligere nevnt er dette oppsettet.
Når brettet er etset, lodd det. Vanskeligheter kan oppstå bare med mikrokretsen, men hvis du prøver, så vil alt ordne seg. Som et resultat får vi et så vakkert apparat:
La oss nå snakke mer detaljert om beregningen. Siden dette er en prøveversjon av forfatteren, og han ikke er utstyrt med en mesterdel, vil vi bruke en ekstern transformator fra et gammelt prosjekt for å starte det. Hoveddelen her er IR2153. Utgangen skal ha omtrent 24V.
Beregningene av denne blokken foran deg:
Vi er interessert i en slik parameter som amplitudeverdien til sekundærspenningen, vi har 28V. Og nå multipliserer vi denne verdien med 2, hvorfor, som nevnt ovenfor. Og på den mottatte spenningen må vi velge en transistor. Vi går inn i katalogen over transistorer i radiomarkedet og begynner å se på hva som er tilgjengelig.
Og her kommer minusene til en synkron likeretter, de vises i forholdet mellom pris, transistor spenning og åpen kanalmotstand.
Som du kan se, jo høyere spenning, desto større er motstanden, og hvis motstanden er lav, så er prisen på denne transistoren ganske høy. Men så vil alle bestemme om han trenger en slik likeretter eller ikke.
For å velge en transistor optimalt, må vi forstå hvor mye kraft den vil spre. Bestemor Ohms lov vil hjelpe oss med dette.
Velg transistoren i dobbel amplitude. Pris-mot-motstand forholdet til kanalen, valget falt på 75nf75.
Etter å ha beregnet for en strøm på 10A, oppnår vi en effekt på 1,1W. Sammenlign nå den synkrone likeretteren med en schottky diode. Med den samme 10A får vi 4W. Resultatet er åpenbart.
Generelt er betydningen av en slik likeretter som følger, ved lave spenninger er den flere ganger bedre enn en diode, men med en økning i spenning blir bildet allerede ikke så vakkert.
Prisen på komponenter er høy, og effektiviteten er et par prosent høyere. La oss se hvordan enheten fungerer. Vi kobler sekundærkretsen med ledninger direkte til brettet og ser på utgangsspenningen, den er omtrent 24V, som tilsvarer det tidligere beregnet.
Dette betyr at styret fungerer normalt. Det anbefales ikke å gjennomføre en oppvarmingstest siden sjåføren er svak. Nå sjekker vi bare ytelsen.
Nå, for å demonstrere arbeidet, kan vi stå oscilloskopsonde på porten til transistoren og se hvordan den åpnes.
Som du ser er momentumet litt overveldet. Dette betyr at vekslingstap vil bli lagt til oppvarmingen, men de er ikke så betydningsfulle.
Ja, og likevel, under konstruksjonen av denne likeretteren, kan du enkelt tråkke på riven. De vises i form av ikke-originale transistorer, der motstanden mot åpen kanal er mye mer angitt i databladet. Dette er nå et veldig relevant tema.
Vel, dette er tiden for å ta slutt. Takk for oppmerksomheten. Vi ses snart!