Mạch SMPS 0-100V 50 Amp có thể điều chỉnh

Nguồn điện chuyển mạch có thể điều chỉnh công suất cao hoàn hảo cho mục đích làm việc trong phòng thí nghiệm. Cấu trúc liên kết được sử dụng để thiết kế hệ thống là cấu trúc liên kết chuyển mạch - một nửa cầu điều khiển.

Viết và đệ trình bởi: Dhrubajyoti Biswas

Sử dụng IC UC3845 làm Bộ điều khiển chính

Nguồn cung cấp chuyển mạch được cấp nguồn bằng máy phát IGBT và được điều khiển thêm bằng mạch UC3845.
Điện áp nguồn đi thẳng qua bộ lọc EMC được kiểm tra và lọc thêm trên tụ C4.

Khi công suất cao (50 ampe), dòng vào trong mạch hạn chế với công tắc Re1 và cũng trên R2.

Cuộn dây rơ le và quạt, lấy từ nguồn AT hoặc ATX được cấp nguồn từ 12V. Nguồn điện thu được thông qua điện trở từ nguồn cung cấp phụ 17V.

Lý tưởng nhất là chọn R1 sao cho điện áp ở quạt và cuộn dây rơ le giới hạn ở mức 12V. Mặt khác, nguồn cung cấp phụ sử dụng mạch TNY267 và R27 tạo điều kiện bảo vệ khỏi điện áp thấp của nguồn phụ.

Nguồn sẽ không bật nếu dòng điện nhỏ hơn 230V. Mạch điều khiển UC3845 dẫn đến 47% chu kỳ làm việc (Tối đa) với tần số đầu ra là 50 kHz.

Mạch được cấp nguồn thêm với sự trợ giúp của diode zener, thực sự giúp giảm điện áp cung cấp và thậm chí giúp chuyển ngưỡng UVLO của 7,9V thấp hơn và 8,5V trên tương ứng thành 13,5V và 14,1V.

Nguồn khởi tạo nguồn và bắt đầu hoạt động trên 14,1V. Nó không bao giờ xuống dưới 13,5V và hơn nữa giúp bảo vệ IGBT khỏi quá bão hòa. Tuy nhiên, ngưỡng ban đầu của UC3845 nên đặt càng thấp càng tốt.

Mạch điều khiển MOSFET T2, giúp biến áp Tr2 hoạt động, cung cấp ổ nổi và cách ly điện cho IGBT phía trên.

Thông qua các mạch hình thành của T3 và T4, nó giúp dẫn động T5 và T6 của IGBT và công tắc chỉnh lưu thêm điện áp đường dây đến máy biến áp nguồn Tr1.

Khi đầu ra được chỉnh lưu và đạt mức trung bình, nó được làm trơn bằng cuộn dây L1 và tụ điện C17. Phản hồi điện áp được tiếp tục kết nối từ đầu ra đến chân 2 và IO1.

Hơn nữa, bạn cũng có thể đặt điện áp đầu ra của nguồn điện bằng chiết áp P1. Không cần cách ly phản hồi bằng điện.

Đó là do mạch điều khiển của SMPS có thể điều chỉnh này được kết nối với SMPS thứ cấp và không để lại kết nối với mạng. Dòng phản hồi được đưa qua biến dòng TR3 ngay trên 3 chân IO1 và ngưỡng bảo vệ quá dòng có thể được đặt bằng P2.

Nguồn đầu vào 12V có thể được lấy từ nguồn ATX

Sơ đồ giai đoạn điều khiển

Giai đoạn chuyển mạch IGBT

+ U1 và -U1 có thể được lấy từ nguồn điện 220V đầu vào sau khi chỉnh lưu và lọc thích hợp

Sử dụng tản nhiệt cho chất bán dẫn

Ngoài ra, hãy nhớ đặt các điốt D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', bóng bán dẫn T5 và T6 trên tản nhiệt cùng với cầu nối. Cần chú ý đặt các snubbers R22 + D8 + C14, tụ C15 và diode D7 gần IGBT. LED1 báo hiệu hoạt động của nguồn cung cấp và LED2 báo hiệu lỗi hoặc chế độ hiện tại.

Đèn LED phát sáng khi nguồn điện ngừng hoạt động ở chế độ điện áp. Khi ở chế độ điện áp, chân IO1 1 được đặt thành 2,5V, nếu không, nó thường có 6V. Đèn LED là một tùy chọn và bạn có thể loại trừ điều tương tự trong quá trình thực hiện.

Cách chế tạo máy biến áp cuộn cảm

Điện cảm: Đối với biến áp nguồn TR1, tỷ lệ biến đổi là khoảng 3: 2 và 4: 3 ở sơ cấp và thứ cấp. Ngoài ra còn có khe hở không khí trong lõi ferit có hình dạng EE.

Nếu bạn đang tìm kiếm để cuốn tất cả một mình, hãy sử dụng một lõi như trong một biến tần có kích thước khoảng 6,4 cm2.

Dây chính gồm 20 vòng với 20 dây, mỗi vòng có đường kính từ 0,5mm đến 0,6mm. 14 vòng quay thứ cấp với 28 đường kính cũng có cùng số đo như vòng quay sơ cấp. Hơn nữa, nó cũng có thể tạo ra các cuộn dây bằng đồng.

Điều quan trọng cần lưu ý là sử dụng dây dày đơn không phải là một ý tưởng khả thi vì ảnh hưởng đến da.

Bây giờ vì không cần cuộn dây, bạn có thể quấn cuộn sơ cấp trước, sau đó cuộn thứ cấp. Máy biến áp điều khiển cổng chuyển tiếp Tr2 sở hữu ba cuộn dây có 16 vòng mỗi cuộn.

Đó là bằng cách sử dụng ba dây chuông cách điện xoắn mà tất cả các cuộn dây phải được quấn cùng một lúc để lại bất kỳ khoảng trống không khí nào tại vết thương của lõi ferit.

Tiếp theo, lấy nguồn chính từ bộ cấp nguồn AT hoặc ATX của máy tính có tiết diện lõi khoảng 80 đến 120mm2. Máy biến áp Tr3 hiện tại có từ 1 đến 68 vòng trên vòng ferit và số vòng hoặc kích thước không quan trọng ở đây.

Tuy nhiên, quy trình định hướng cuộn dây của máy biến áp phải được tuân theo. Ngoài ra bạn cần sử dụng bộ lọc EMI choke kép.

Cuộn dây ra L1 hai đầu cuộn cảm song song 54uH trên các vòng bột sắt. Tổng độ tự cảm cuối cùng là 27uH và các cuộn dây được quấn bởi hai dây đồng từ có đường kính 1,7mm, làm cho tổng tiết diện L1 xấp xỉ. 9 mm2.

Cuộn dây đầu ra L1 được gắn vào một nhánh âm dẫn đến không có điện áp RF trong cực âm của diode. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc gắn cùng một bộ tản nhiệt mà không cần bất kỳ lớp cách nhiệt nào.

Chọn thông số kỹ thuật IGBT

Công suất đầu vào tối đa của bộ nguồn chuyển mạch là khoảng 2600W và hiệu suất kết quả là trên 90%. Trong nguồn điện chuyển mạch, bạn có thể sử dụng loại IGBT STGW30NC60W hoặc bạn cũng có thể sử dụng các biến thể khác như STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W hoặc IRG4PC40W.

Bạn cũng có thể sử dụng một diode đầu ra nhanh có định mức dòng điện phù hợp. Trong trường hợp xấu nhất, diode trên nhận được dòng điện trung bình là 20A trong khi diode dưới trong trường hợp tương tự nhận được 40A. Vì vậy, tốt hơn là sử dụng nửa dòng điốt trên so với dòng điện thấp hơn.

Đối với diode phía trên, bạn có thể sử dụng, HFA50PA60C, STTH6010W hoặc DSEI60-06A hoặc hai DSEI30-06A và HFA25PB60. Đối với diode thấp hơn hoặc dưới cùng, bạn có thể sử dụng hai HFA50PA60C, STTH6010W hoặc DSEI60-06A, bốn DSEI30-06A và HFA25PB60.

Điều quan trọng là diode của bộ tản nhiệt phải mất 60W (ước chừng) và mất mát trong IGBT có thể lên tới 50W. Tuy nhiên, khá khó để xác định chắc chắn việc mất D7 vì nó phụ thuộc vào tài sản Tr1.

Hơn nữa, tổn thất cầu có thể lên tới 25W. Công tắc S1 cho phép tắt máy ở chế độ chờ chủ yếu do việc chuyển đổi nguồn điện thường xuyên có thể không đúng, đặc biệt khi sử dụng nó cho phòng thí nghiệm. Ở trạng thái chờ, mức tiêu thụ khoảng 1W và có thể bỏ qua S1.

Nếu bạn đang tìm kiếm để xây dựng một nguồn cung cấp điện áp cố định, điều đó cũng khả thi nhưng tương tự, tốt hơn nên áp dụng tỷ lệ biến áp Tr1 để có hiệu suất tối đa, ví dụ: trong sử dụng sơ cấp 20 vòng và sử dụng thứ cấp 1 lượt cho 3,5V - 4V.