Днес ние правим една стъпка по-високо електроникаа именно ние ще сглобим синхронен изправител. Устройството не е ново, но все още не е много популярно.
Автор на този домашен продукт е Роман (автор на YouTube канал "Open Frime TV").
Както знаете, при всяко захранване изходът е изправител. Напоследък диодите на Шотки се използват широко, тъй като имат по-нисък спад на напрежението и следователно те се нагряват по-малко. Но все още има отопление и при високи мощности е впечатляващо.
Ако сложите ултрабърз диод, тогава ситуацията е още по-лоша, тъй като спадът на напрежението е по-голям и от тук възниква един от най-важните проблеми - това са радиатори.
По добър начин не можете да зададете високата и ниската страна на един радиатор, тъй като може да възникне повреда и високо напрежение да стигне до изхода. Така че трябва да отделите горещата и студената страна на различни радиатори. Но не всеки има точното количество радиатори, за да охлажда всичко. И при високи мощности човек не може да направи без принудително охлаждане.
Умните хора започнаха да мислят за този проблем и намериха прост изход - да използват полеви транзистори вместо диоди.
Съпротивлението им на отворен канал е много малко и следователно токът, преминаващ през тях, ще произвежда по-малко топлина. На пръв поглед всичко е просто, но не. За правилна работа транзисторите се нуждаят от правилен контрол. Тук умните хора също работеха и създаваха микросхеми за управление на транзистори в синхронен изправител.
Просто трябва да сглобим схемата и да разберем как работи. Самата схема е пред вас:
Както можете да видите, тук изобщо няма нищо. Чипът на токоизправителя е само в пакета smd.
От това се оказва, че схемата за управление няма да заема много място, а ефективността ще се увеличи значително. Така че, нека се опитаме да разберем как работи. Първото нещо, което ви хваща окото е, че средната точка ще бъде плюс, а страничните точки ще бъдат минус.
Това е така, защото транзисторите се включват в обратна посока.
Токоизправителят работи по този начин: например по време на първия импулс имаме такива знаци върху намотките.
Този чип следи и отваря долния транзистор.
Токът по това време протича по тази верига:
Това е последвано от втори импулс.
Сега горният транзистор се отваря и предава ток към товара.
Опитните инженери по електроника веднага ще запомнят вътрешния диод в транзистора, но ако погледнете отново знаците за напрежение, става ясно защо транзисторът е включен в обратна посока.
Докато единият транзистор е отворен, вторият се поддържа от високо напрежение и диодът априори не може да предава ток.
Но всяко действие има последствия, в нашия случай това се проявява във факта, че към транзистора се прилагат две амплитуди на напрежението. Както разбирате е лошо. Научаваме повече за това в реално изчисление.
Сега, що се отнася до останалите елементи на веригата. За ограничаване на захранването на микросхемата е необходим ценеров диод, тъй като не трябва да надвишава 20V.
Кондензаторът изглажда захранващото напрежение на чипа.
Резисторът, който отива към земята, може да бъде избран в диапазона от 25 до 150 kOhm, това влияе върху скоростта на отваряне на транзистора. Авторът избра резистор 30 kOhm, което е достатъчно.
Също така, резисторът на портата влияе на скоростта на отваряне, неговата оценка може да бъде от 10 до 30 Ома, можете да разширите ограничението повече, това зависи от вас.
За да тествам оперативността на тази схема, трябваше да нарисувам печат. Това е чист синхронен токоизправител. Можете да изтеглите схемата и печата ТУК.
Той може да бъде вграден във всяко захранване на половин мост и да забравите за прегряване на изходната част. Както можете да видите, печатът се оказа компактен. Ширината на силовите коловози е малка, но както споменахме по-рано, това е разположението.
Когато дъската е гравирана, я спойка. Трудности могат да възникнат само с микросхемата, но ако опитате, тогава всичко ще се получи. В резултат на това получаваме толкова красиво устройство:
Сега нека поговорим по-подробно за изчислението. Тъй като това е пробна версия на автора и той не е оборудван с главна част, ще използваме външен трансформатор от някакъв стар проект, за да го стартираме. Основната част тук е IR2153. Изходът трябва да получи около 24V.
Изчисленията на този блок пред вас:
Интересуваме се от такъв параметър като амплитудната стойност на вторичното напрежение, имаме 28V. И сега умножаваме тази стойност по 2, защо, както беше споменато по-горе. И на полученото напрежение трябва да изберем транзистор. Влизаме в каталога на транзисторите на радиопазара и започваме да разглеждаме какво се предлага.
И тук се появяват минусите на синхронен изправител, те се появяват в съотношението цена, напрежение на транзистора и съпротивление на отворен канал.
Както можете да видите, колкото по-високо е напрежението, толкова по-голямо е съпротивлението и ако съпротивлението е ниско, тогава цената на този транзистор е доста висока. Но тогава всеки ще реши дали има нужда от такъв изправител или не.
За да изберем оптимално транзистор, трябва да разберем колко мощност ще разсее. Законът на баба Ом ще ни помогне в това.
Изберете транзистора с двойна амплитуда. Съотношението цена / съпротива на канала, изборът падна на 75nf75.
След изчисляване на ток от 10А, получаваме мощност от 1,1W. Сега сравнете синхронния токоизправител с диод на шчотки. Със същите 10А получаваме 4W. Резултатът е очевиден.
По принцип значението на такъв изправител е следното, при ниски напрежения той е няколко пъти по-добър от диод, но с увеличаване на напрежението картината вече става не толкова красива.
Цената на компонентите е висока, а ефективността е с няколко процента по-висока. Нека да видим как работи устройството. Свързваме вторичната верига с проводници директно към платката и наблюдаваме изходното напрежение, тя е около 24V, което съответства на изчисленото по-рано.
Това означава, че дъската работи нормално. Не е препоръчително да се провежда тест за отопление, тъй като водачът е слаб. Сега ние само проверяваме изпълнението.
Сега, за да демонстрираме работата, можем да застанем осцилоскопната сонда на портата на транзистора и да видим как се отваря.
Както можете да видите, инерцията е малко претоварена. Това означава, че загубите при превключване ще се добавят към отоплението, но те не са толкова значителни.
Да, и все пак, по време на изграждането на този изправител можете лесно да стъпите на рейката. Те се появяват под формата на неоригинални транзистори, при които съпротивлението на отворения канал е много по-изразено в листа с данни. Това вече е много актуална тема.
Е, това е моментът да приключи. Благодаря за вниманието. Ще се видим скоро!