Si antes la base de elementos de las fuentes de alimentación del sistema no planteaba ninguna pregunta: se utilizaban microcircuitos estándar, hoy nos enfrentamos a una situación en la que los desarrolladores de fuentes de alimentación individuales están comenzando a producir su propia base de elementos, que no tiene análogos directos entre los elementos. propósito general. Un ejemplo de este enfoque es el chip FSP3528, que se utiliza en bastantes grandes cantidades Fuentes de alimentación del sistema fabricadas bajo la marca FSP.
El chip FSP3528 se encontró en los siguientes modelos de fuentes de alimentación del sistema:
-FSP ATX-300GTF;
- FSP A300F–C;
-FSP ATX-350PNR;
- FSP ATX-300PNR;
-FSP ATX-400PNR;
-FSP ATX-450PNR;
- ComponentePro ATX-300GU.
Fig.1 Distribución de pines del chip FSP3528
Pero dado que la producción de microcircuitos solo tiene sentido en grandes cantidades, debe estar preparado para el hecho de que también se puede encontrar en otros modelos de fuentes de alimentación FSP. Todavía no nos hemos encontrado con análogos directos de este microcircuito, por lo que si falla, es necesario reemplazarlo exactamente con el mismo microcircuito. Sin embargo, en el comercio minorista red comercial No es posible adquirir el FSP3528, por lo que sólo se puede encontrar en fuentes de alimentación del sistema FSP que hayan sido rechazadas por algún otro motivo.
Fig. 2 Diagrama funcional del controlador PWM FSP3528
El chip FSP3528 está disponible en un paquete DIP de 20 pines (Fig. 1). El propósito de los contactos del microcircuito se describe en la Tabla 1 y la Fig. 2 lo muestra. diagrama funcional. La Tabla 1 muestra para cada pin del microcircuito el voltaje que debe haber en el contacto cuando el microcircuito se enciende de manera típica. Una aplicación típica del chip FSP3528 es su uso como parte de un submódulo de control de fuente de alimentación. ordenador personal. Este submódulo se tratará en el mismo artículo, pero un poco más abajo.
Tabla 1. Asignaciones de pines del controlador PWM FSP3528
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№ |
Señal |
E/S |
Descripción |
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Entrada |
Tensión de alimentación +5V. |
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COMP |
Salida |
Error en la salida del amplificador. Dentro del chip, el pin está conectado a la entrada no inversora del comparador PWM. Se genera un voltaje en este pin, que es la diferencia entre los voltajes de entrada del amplificador de error. E/A+ y E/A - (pin. 3 y pin. 4). Durante el funcionamiento normal del microcircuito, hay un voltaje de aproximadamente 2,4 V en el contacto. |
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E/A- |
Entrada |
Entrada inversora del amplificador de error. Dentro del chip, esta entrada está polarizada por 1,25 V. Se forma una tensión de referencia de 1,25 V. fuente interna. Durante el funcionamiento normal del microcircuito, debe haber un voltaje de 1,23 V en el contacto. |
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E/A+ |
Entrada |
Entrada de amplificador de error no inversor. Esta entrada se puede utilizar para monitorear los voltajes de salida de la fuente de alimentación, es decir. este contacto puede considerarse una entrada de señal comentario. En circuitos reales, a este contacto se suministra una señal de retroalimentación, obtenida sumando todos los voltajes de salida de la fuente de alimentación (+3,3 V/+5 V/+12 V ). Durante el funcionamiento normal del microcircuito, debe haber un voltaje de 1,24 V en el contacto. |
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TREM |
Contacto de control de retardo de señal ENCENDIDO/APAGADO (señal de control para encender la fuente de alimentación). Un condensador de temporización está conectado a este pin. Si el condensador tiene una capacidad de 0,1 µF, entonces el retardo de encendido ( Tonelada ) es de aproximadamente 8 ms (durante este tiempo el condensador se carga a un nivel de 1,8 V) y el retardo de apagado ( Petimetre ) es de aproximadamente 24 ms (durante este tiempo, el voltaje en el condensador cuando se descarga disminuye a 0,6 V). Durante el funcionamiento normal del microcircuito, debe haber un voltaje de aproximadamente +5 V en este contacto. |
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Entrada |
Entrada de señal de encendido/apagado de la fuente de alimentación. En la especificación de conectores de fuente de alimentación. ATX Esta señal se designa como PD: encendido. señal REM es una señal TTL y es comparado por un comparador interno con un nivel de referencia de 1,4V. Si la señal MOVIMIENTO RÁPIDO DEL OJO. baja de 1,4 V, el chip PWM se inicia y la fuente de alimentación comienza a funcionar. Si la señal MOVIMIENTO RÁPIDO DEL OJO. instalado en alto nivel(más de 1,4 V), luego se apaga el microcircuito y, en consecuencia, se apaga la fuente de alimentación. El voltaje en este pin puede alcanzar un valor máximo de 5,25 V, aunque el valor típico es de 4,6 V. Durante el funcionamiento, se debe observar una tensión de aproximadamente 0,2 V en este contacto. |
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Resistencia de ajuste de frecuencia del oscilador interno. Durante el funcionamiento, en el contacto hay una tensión de aproximadamente 1,25 V. |
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Condensador de ajuste de frecuencia del oscilador interno. Durante el funcionamiento se debe observar una tensión en diente de sierra en el contacto. |
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Entrada |
Entrada del detector de sobretensión. La señal de este pin es comparada por un comparador interno con un voltaje de referencia interno. Esta entrada se puede utilizar para controlar la tensión de alimentación del microcircuito, para controlar su tensión de referencia, así como para organizar cualquier otra protección. En un uso típico, debe haber un voltaje de aproximadamente 2,5 V en este pin durante el funcionamiento normal del microcircuito. |
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Contacto de control de retardo de señal PG (buena potencia) ). Un condensador de temporización está conectado a este pin. Un condensador de 2,2 µF proporciona un retardo de tiempo de 250 ms. Los voltajes de referencia para este condensador de sincronización son 1,8 V (cuando se carga) y 0,6 V (cuando se descarga). Aquellos. Cuando se enciende la fuente de alimentación, una señal PG se establece en un nivel alto en el momento en que el voltaje en este condensador de sincronización alcanza 1,8 V. Y cuando se corta la fuente de alimentación, la señal PG se establece en un nivel bajo en el momento en que el condensador se descarga a un nivel de 0,6 V. El voltaje típico en este pin es +5V. |
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Salida |
Buena señal de alimentación - la nutrición es normal. Un nivel de señal alto significa que todos los voltajes de salida de la fuente de alimentación corresponden a los valores nominales y la fuente de alimentación está funcionando normalmente. Un nivel de señal bajo indica una fuente de alimentación defectuosa. El estado de esta señal cuando funcionamiento normal La fuente de alimentación es de +5V. |
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VREF |
Salida |
Referencia de voltaje de alta precisión con desviación permitida no más del ±2%. Un valor típico para este voltaje de referencia es 3,5 V. |
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V 3.3 |
Entrada |
Señal de protección contra sobretensión en el canal +3,3 V. El voltaje se suministra a la entrada directamente desde el canal +3,3. v. |
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Entrada |
Señal de protección contra sobretensión en el canal +5 V. El voltaje se suministra a la entrada directamente desde el canal +5 v. |
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V 12 |
Entrada |
Señal de protección contra sobretensión en el canal +12 V. La tensión del canal +12 se aplica a la entrada V a través de un divisor resistivo. Como resultado del uso de un divisor, se establece un voltaje de aproximadamente 4,2 V en este contacto (siempre que haya 12 en el canal V el voltaje es +12.5V) |
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Entrada |
Entrada para señal adicional de protección contra sobretensión. Esta entrada se puede utilizar para organizar la protección a través de algún otro canal de voltaje. EN esquemas prácticos Este contacto se utiliza con mayor frecuencia para protección contra cortocircuito en canales -5 V y -12 V . En circuitos prácticos, en este contacto se establece un voltaje de aproximadamente 0,35 V. Cuando el voltaje aumenta a 1,25 V, se activa la protección y el microcircuito se bloquea. |
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"Tierra" |
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Entrada |
Entrada para ajustar el tiempo "muerto" (el tiempo en que los pulsos de salida del microcircuito están inactivos; consulte la Fig. 3). La entrada no inversora del comparador de tiempo muerto interno está polarizada en 0,12 V por la fuente interna. Esto le permite configurar el valor mínimo del tiempo de “medición” para los pulsos de salida. El tiempo “muerto” de los pulsos de salida se ajusta aplicando a la entrada DTC voltaje constante que oscila entre 0 y 3,3 V. Cuanto mayor sea el voltaje, más corto será el ciclo de funcionamiento y mayor será el tiempo "muerto". Este contacto se utiliza a menudo para crear un arranque "suave" cuando se enciende la fuente de alimentación. En circuitos prácticos, en este pin se establece un voltaje de aproximadamente 0,18 V. |
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Salida |
Colector del segundo transistor de salida. Después de iniciar el microcircuito, se forman impulsos en este contacto, que siguen en antifase a los impulsos en el contacto C1. |
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Salida |
Colector del primer transistor de salida. Después de iniciar el microcircuito, se forman impulsos en este contacto, que siguen en antifase a los impulsos en el contacto C2. |
Fig.3 Parámetros básicos de pulsos.
El chip FSP3528 es un controlador PWM diseñado específicamente para controlar el convertidor de pulsos push-pull de la fuente de alimentación del sistema de una computadora personal. Las características de este microcircuito son:
- presencia de protección incorporada contra exceso de tensión en los canales +3,3V/+5V/+12V;
- presencia de protección incorporada contra sobrecarga (cortocircuito) en los canales +3,3V/+5V/+12V;
- la presencia de una entrada polivalente para organizar cualquier protección;
- soporte para la función de encender la fuente de alimentación mediante la señal de entrada PS_ON;
- la presencia de un circuito incorporado con histéresis para generar la señal PowerGood (la alimentación es normal);
- presencia de una fuente de tensión de referencia de precisión incorporada con una desviación permitida del 2%.
En los modelos de fuentes de alimentación que se enumeran al principio del artículo, el chip FSP3528 está ubicado en la placa del submódulo de control de la fuente de alimentación. Este submódulo está ubicado en el lado secundario de la fuente de alimentación y representa placa de circuito impreso, colocado verticalmente, es decir perpendicular a la placa principal de la fuente de alimentación (Fig. 4).
Fig.4 Fuente de alimentación con módulo FSP3528
Este submódulo contiene no solo el chip FSP3528, sino también algunos elementos de su "tubería" que aseguran el funcionamiento del chip (ver Fig. 5).
Fig.5 Submódulo FSP3528
La placa del submódulo de control tiene montaje por ambos lados. En la parte posterior del tablero hay elementos de superficie: SMD, que, por cierto, dan mayor número Problemas debido a una soldadura de no muy alta calidad. El submódulo tiene 17 contactos dispuestos en una fila. El propósito de estos contactos se presenta en la Tabla 2.
Tabla 2. Asignación de contactos del submódulo FSPЗ3528-20D-17P
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№ |
Asignación de contacto |
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Pulsos rectangulares de salida diseñados para controlar los transistores de potencia de la fuente de alimentación. |
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Señal de entrada de inicio de la fuente de alimentación ( PS_ON) |
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Entrada de control de voltaje del canal +3.3 V |
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Entrada de control de voltaje del canal +5 V |
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Entrada de control de voltaje del canal +12 V |
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Entrada de protección contra cortocircuitos |
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No usado |
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Buena potencia de salida de señal |
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Cátodo regulador de voltaje AZ431 |
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AZ 431 |
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Entrada de voltaje de referencia del regulador AZ 431 |
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Cátodo regulador de voltaje AZ431 |
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Tierra |
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No usado |
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Tensión de alimentación VCC |
En la placa del submódulo de control, además del chip FSP3528, hay dos estabilizadores controlados más AZ431(análogo al TL431) que de ninguna manera están conectados con el controlador PWM FSP3528 y están diseñados para controlar circuitos ubicados en la placa principal de la fuente de alimentación.
Como ejemplo de la implementación práctica del microcircuito FSP3528, la Fig. 6 muestra un diagrama del submódulo FSP3528-20D-17P. Este submódulo de control se utiliza en fuentes de alimentación FSP ATX-400PNF. Vale la pena señalar que en lugar de un diodo D5, se instala un puente en la placa. Esto a veces confunde a los especialistas individuales que intentan instalar un diodo en el circuito. Instalar un diodo en lugar de un puente no cambia la funcionalidad del circuito; debería funcionar tanto con un diodo como sin él. Sin embargo, instalar un diodo D5 puede reducir la sensibilidad del circuito de protección contra cortocircuitos.
Fig.6 Diagrama del submódulo FSP3528-20D-17P
Estos submódulos son, de hecho, el único ejemplo aplicación del microcircuito FSP3528, por lo que un mal funcionamiento de los elementos del submódulo a menudo se confunde con un mal funcionamiento del propio microcircuito. Además, a menudo sucede que los especialistas no pueden identificar la causa del mal funcionamiento, por lo que se supone que el microcircuito está defectuoso y la fuente de alimentación se deja a un lado en el "rincón más alejado" o incluso se cancela.
De hecho, el fallo de un microcircuito es bastante raro. Los elementos del submódulo son mucho más susceptibles a fallas y, en primer lugar, los elementos semiconductores (diodos y transistores).
Hoy en día, se pueden considerar las principales averías del submódulo:
- fallo de los transistores Q1 y Q2;
- fallo del condensador C1, que puede ir acompañado de su "hinchazón";
- fallo de los diodos D3 y D4 (simultáneamente o por separado).
El fallo del resto de elementos es poco probable, sin embargo, en cualquier caso, si se sospecha un mal funcionamiento del submódulo, es necesario comprobar primero la soldadura de los componentes SMD en el lado de la placa de circuito impreso.
Diagnóstico de chips
El diagnóstico del controlador FSP3528 no es diferente del diagnóstico de todos los demás controladores PWM modernos para fuentes de alimentación del sistema, de los que ya hemos hablado más de una vez en las páginas de nuestra revista. Pero aún así, una vez más, en esquema general, te contamos cómo puedes verificar que el submódulo esté funcionando correctamente.
Para comprobarlo es necesario desconectar de la red la fuente de alimentación con el submódulo que se está diagnosticando, y aplicar todas las tensiones necesarias a sus salidas ( +5 V, +3,3 V, +12 V, -5 V, -12 V, +5 V_SB). Esto se puede hacer utilizando puentes de otra fuente de alimentación del sistema que funcione. Dependiendo del circuito de alimentación, es posible que también necesite suministrar una tensión de alimentación independiente. +5V en el pin 1 del submódulo. Esto se puede hacer usando un puente entre el pin 1 del submódulo y la línea +5V.
Al mismo tiempo, al contacto. CONNECTICUT.(cont. 8) debería aparecer un voltaje en forma de diente de sierra y en el contacto VREF(pin 12) debería aparecer voltaje constante +3,5 V.
A continuación, debe cortocircuitar la señal a tierra. PS-ON. Esto se hace cortocircuitando a tierra el contacto del conector de salida de la fuente de alimentación (normalmente el cable verde) o el pin 3 del propio submódulo. En este caso, deben aparecer pulsos rectangulares en la salida del submódulo (pin 1 y pin 2) y en la salida del microcircuito FSP3528 (pin 19 y pin 20), siguiendo en antifase.
La ausencia de pulsos indica un mal funcionamiento del submódulo o microcircuito.
Me gustaría señalar que cuando se utilizan tales métodos de diagnóstico, es necesario analizar cuidadosamente los circuitos de la fuente de alimentación, ya que la metodología de prueba puede cambiar ligeramente, dependiendo de la configuración de los circuitos de retroalimentación y de protección. modos de emergencia funcionamiento de la fuente de alimentación.
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Fuente de alimentación ATX: conversión a un amplificador de baja frecuencia (parte 2)
serj 22/10/2011 00:00 Página: 3 de 3| | versión impresa | | archivo
- Página 1: Modernización de una fuente de alimentación conmutada, planteamiento del problema, FSP ATX-300GTF, eliminación del exceso, elección de un método para obtener un mayor voltaje de salida, rebobinado del transformador, multiplicador
- Página 2: Transformador adicional, selección y cálculo de transformador, diodos rectificadores, transformador de alimentación, inductor.
- Página 3: Refinamiento del circuito controlador de fuente de alimentación, interferencia de alta frecuencia, observaciones y conclusiones, conclusión.
Refinamiento del circuito controlador de fuente de alimentación.
La fuente de alimentación de la computadora proporciona muchos voltajes de salida y debe controlar su presencia dentro de límites específicos. Si el voltaje es demasiado bajo o demasiado alto, la protección debería activarse y cortar la fuente de alimentación. La fuente de alimentación en cuestión no tiene tal "recopilación de animales" (es diferente) y un intento de encenderla provocará un apagado inmediato: el circuito no tiene voltajes de +5 V y 3,3 V. De hecho, podrían Se habrían ahorrado, pero esto habría reducido el espacio que ya no es suficiente. Bueno, tendrás que engañar al controlador y simular los voltajes que faltan.
En la fuente de alimentación FSP ATX-300GTF, el chip de control es el FSP3528. No hay mucha documentación al respecto, más bien está completamente ausente. En términos de asignación de pines y señales de control, un análogo cercano (¡pero no completo!) puede llamarse KA3511. Como diferencia, inmediatamente se nota el diferente coeficiente de división de la señal OVP12, que es por donde iban a “escalar”. tendremos que mirar opciones alternativas y el foro del sitio rom.by puede ayudar con esto, del cual se extrajo un rastro aproximado del controlador en el chip FSP3528:
Durante la modificación, la parte de potencia permanece sin cambios, pero es necesario ajustar la retroalimentación y la protección contra exceso o defecto. Comencemos con este último, generalmente la unidad de prueba en el microcircuito está organizada de la siguiente manera (tomada de la descripción del microcircuito KA3511):
Si algún voltaje de salida está por encima del umbral, entonces se activa el comparador OVP y se apaga la fuente de alimentación. Cuando el voltaje es demasiado bajo, la salida del comparador UVP se establece en 0, lo que apaga el transistor y permite que se cargue el condensador externo Tuvp (a través del pin 17). Cuando el condensador se carga a un voltaje de 1,8 V, el nivel de salida será alto, lo que bloqueará la señal PWM y provocará que se apague la fuente de alimentación.
El refinamiento se puede realizar de dos maneras: o crear voltajes estándar de 12 V, 5 V y 3,3 V utilizando divisores resistivos. O la segunda opción es que no le importe un carajo toda esta acción innecesaria y simplemente aplicar 0 voltios a las entradas V12, V5 y V3.3. En este caso, la protección UVP funcionará, pero se bloquea al poner en cortocircuito el pin 17 a tierra; el circuito de protección esperará la señal de apagado "durante mucho tiempo". Esta solución es buena porque el voltaje de salida puede ser cualquier cosa, incluso ajustable (ajustable), y el control de voltaje no se le pondrá bajo los pies. Sin embargo, si necesita controlar el exceso, se pueden aplicar uno o dos voltajes al circuito OVP.
Bueno, hemos estudiado el hardware, podemos pasar al FSP3528. E inmediatamente sigue un regalo: este controlador no tiene un nodo UVP y no es necesario hacer nada con las entradas de control, solo necesita desconectarlas del resto del circuito (o ponerlas en cortocircuito a tierra).
El siguiente paso es reconstruir la cadena de estabilización. A juzgar por el circuito FSP ATX-300GTF, el controlador estabiliza el voltaje de salida en tres voltajes: 12, 5 y 3,3. Entiendo en parte cómo se incluyeron 12 V y 5 V en esta lista, pero ¿qué tiene que ver 3.3 con eso? El significado se escapa. Sin embargo, esto es “su negocio”; en la fuente de alimentación modificada, el circuito de retroalimentación se rehará y se eliminarán todos estos “excesos”.
En la primera versión, la retroalimentación se tomaba de las salidas “+40 V” y “+12 V” a través de dos resistencias idénticas de 10 kOhm a una resistencia variable. Se instaló una resistencia adicional de 430 ohmios en el circuito entre este punto y tierra. Como referencia, Vref = 1,25 V. El voltaje de salida se reguló entre +11...+16 V (en la salida “+12 V”), las otras salidas se cambiaron proporcionalmente.
La fuente de alimentación modificada mostró los siguientes resultados:
| Corriente de carga canales, un | Voltaje salida +12 V, V | Voltaje salida -12 V, V | Voltaje salida +40 V, V | Voltaje salida -40 V, V |
| De marcha en vacío | 11.60 | -11.66 | 40.90 | -40.88 |
| "+40V" 1A | 12.48 | -12.56 | 40.01 | -44.79 |
| "+40V" 2A | 12.58 | -12.75 | 39.82 | -46.17 |
| "-40V" 1A | 11.50 | -11.50 | 40.93 | -36.88 |
| "-40V" 2A | 11.36 | -11.22 | 41.11 | -35.40 |
| "+12V" 1A | 11.11 | -11.57 | 41.45 | -41.50 |
| "+12V" 2A | 10.92 | -11.58 | 41.62 | -42.09 |
| "-12V" 1A | 11.35 | -10.60 | 41.19 | -41.37 |
| "-12V" 2A | 11.25 | -10.16 | 41.23 | -41.30 |
| "+40V" 4A | 13.09 | -13.24 | 39.47 | -46.71 |
| "-40V" 4A | 11.15 | -10.71 | 41.41 | -32.23 |
Es bastante difícil representar datos numéricos en la forma. características de calidad, intentemos presentar los resultados gráficamente. Si simplemente transfiere las cifras obtenidas a los gráficos, entonces los voltajes positivo y negativo "divergirán" en diferentes direcciones, y comparación cualitativa no funcionará. Intentemos de otra manera, recalculemos todos los valores al 100% y, para los valores negativos, tomamos el valor absoluto; como resultado, los cuatro gráficos se ejecutarán uno al lado del otro, que es lo que se requiere.
Las características de carga se tomaron solo hasta cuatro amperios, aumento adicional La corriente no tenía sentido: la salida "-40 V" superó el umbral "-25%":
Colores del gráfico:
- Rojo oscuro, +40 V.
- Verde oscuro, -40 V.
- Gris, +12V.
- Azul, -12V.
Mmm. Las desventajas de estabilizar solo voltajes positivos son bastante visibles: el sistema prácticamente no "ve" el aumento en el consumo en las salidas negativas, como resultado de lo cual su voltaje se reduce considerablemente. Mire las dos últimas líneas: el canal "+40 V" se mantiene a aproximadamente 40 voltios, mientras que "-40 V" hace algo ininteligible. Tendremos que introducir salidas negativas en el circuito de estabilización. Sin embargo, no necesito el canal “+/-12 V”, por lo que basta con agregar solo “-40 V”.
Además de la reducida estabilidad de los voltajes negativos, existe otro problema: el nivel de ondulación con la frecuencia de la red. Con la ondulación y el ruido de conversión, todo es simple: un condensador más grande y luego otro filtro LC y el problema desaparece. Pero las pulsaciones de baja frecuencia surgen debido a una retroalimentación ineficaz. ¿Por qué no? La inestabilidad en la frecuencia de la red afecta a todas las salidas, por lo que también deben estar presentes en las salidas positivas, cubiertas por una retroalimentación que puede eliminarlo todo. Lamentablemente, en las salidas se instalan condensadores de capacidad apreciable y la corriente de carga es muy baja.
Como resultado, los condensadores se cargan en los picos de las pulsaciones de baja frecuencia y prácticamente no cambian su voltaje durante el período de pulsación. Esto significa que el voltaje en las salidas descargadas no contiene ondulaciones y la retroalimentación "no ve" ningún cambio y, por lo tanto, no puede eliminarlos. Por ejemplo, cuando solo la salida “-12 V” se carga con una corriente de 2 A, no solo su voltaje (-10,16 V) se reduce considerablemente, sino que también la ondulación con la frecuencia de la red aumenta enormemente, hasta 1,5 voltios. Si crea una corriente de carga suficiente para descargar los condensadores de almacenamiento de los canales de retroalimentación (“+12 V” o “+40 V”), entonces la salida “-12 V” vuelve a la normalidad, el valor de ondulación se reduce a 50 mV. .
Entonces, hay dos problemas: expandir la retroalimentación agregándole una salida de "-40 V" y de alguna manera introducir retroalimentación a través de una señal alterna para la misma salida de "-40 V".
En el diagrama, cruces rojas y verdes marcan elementos y rutas que conviene eliminar. en la izquierda esquina superior circuito de retroalimentación de fuente de alimentación agregado. La salida “+40 V” se conecta a través de una resistencia de 22 kOhm y una cadena de 2,2 kOhm + 0,1 μF, “+12 V” a través de una resistencia de 10 kOhm y un circuito para invertir la corriente de la salida negativa “-40 V” se implementa en los elementos restantes. Un circuito adicional de 47 kOhm y 0,1 µF reduce el nivel de ondulación en la salida de -40 V, como se muestra en la parte superior derecha de la figura.
Después de la modificación, la fuente de alimentación mostró las siguientes características:
| Corriente de carga canales, un | Voltaje salida +12 V, V | Voltaje salida -12 V, V | Voltaje salida +40 V, V | Voltaje salida -40 V, V |
| De marcha en vacío | 11.83 | -11.89 | 40.79 | -40.59 |
| "+40V" 1A | 12.09 | -12.20 | 38.78 | -42.26 |
| "+40V" 2A | 12.18 | -12.34 | 38.54 | -42.26 |
| "+40V" 4A | 12.60 | -12.83 | 37.91 | -41.90 |
| "-40V" 1A | 12.04 | -12.05 | 41.98 | -38.54 |
| "-40V" 2A | 12.24 | -12.15 | 41.84 | -38.21 |
| "-40V" 4A | 12.79 | -12.59 | 41.38 | -37.40 |
| "+12V" 1A | 11.47 | -11.87 | 41.08 | -40.89 |
| "+12V" 2A | 11.26 | -11.80 | 41.22 | -41.20 |
| "-12V" 1A | 11.76 | -11.47 | 40.79 | -40.63 |
| "-12V" 2A | 11.79 | -10.78 | 40.92 | -40.34 |
| "+40V" 5A | 12.95 | -13.11 | 37.44 | -41.53 |
| "-40V" 5A | 13.11 | -12.95 | 41.11 | -36.91 |
| “+40 V” 4 A, “-40 V” 1 A | 13.29 | -13.37 | 38.10 | -40.01 |
| "+40V" 10A | 14.90 | -15.02 | 35.15 | -39.65 |
| "-40V" 10A | 14.71 | -14.77 | 40.19 | -34.37 |
El nivel de pulsaciones de baja frecuencia no superó los 50 mV. ¿Qué pasa con las altas frecuencias? Deberíamos hablar de ellos por separado.
Las características de carga son las siguientes:
La fuente de alimentación cumple con las especificaciones requeridas en todos los aspectos, excepto en uno: el segundo canal debería ser de +/-20 V, pero resultó ser de +/-12 V. Para esos fines, ¿Adónde irá? esta fuente de alimentación, voltaje canal adicional no es significativo, por lo que simplemente "hice la vista gorda" ante la violación de esta cláusula. Si necesita obtener un voltaje diferente, más de +/-12 V, entonces debe hacer lo mismo que hizo con el canal principal "+/-40 V": use el devanado del segundo transformador para aumentar la salida. nivel de voltaje. Por ejemplo, para obtener +/-20V debes seguir estos pasos:
1. Se debe realizar una derivación en cada devanado secundario del transformador adicional. De hecho, tendrás que enrollar dos vueltas en lugar de una, con dos conductores hay espacio en el marco;
2. Para obtener 20 V es necesario sumar 8 V a los 12 V existentes. Para seis vueltas del devanado primario, adicional. El transformador tiene 11 voltios, lo que significa que para 8 voltios se necesitarán 8*6/11=4,3 (cuatro vueltas).
3. El número de vueltas del devanado secundario era quince, ahora está dividido en dos partes desiguales: cuatro y once vueltas.
4. La corriente de carga de los canales “+/-40 V” y “+/-20 V” fluye a través del devanado más pequeño (cuatro vueltas), por lo que vale la pena considerar el grosor del cable utilizado. Si el aumento de corriente no es tan grande, los amplificadores de las bandas LF y MF-HF del amplificador rara vez funcionan simultáneamente, entonces puede dejar el mismo cable que se usa para todo el devanado. Si el nivel de corriente puede aumentar considerablemente a largo plazo, entonces es mejor duplicar el número de conductores en este devanado.
5. La secuencia de devanado puede variar, porque es posible que todo el devanado no quepa en el marco en una sola capa, pero todos los devanados del mismo tipo deben tener exactamente el mismo número de vueltas. No es difícil cumplir con este requisito, solo hay que tener cuidado.
Probablemente no sea necesario dibujar un circuito con una salida modificada "+/- 20 V"; si ha comprendido el principio de obtener "+/- 40 V", aquí se utiliza exactamente la misma técnica.
Interferencia de alta frecuencia
La interferencia con la frecuencia del convertidor es el flagelo de las fuentes de alimentación conmutadas. Una vez que surgen, se propagan por todos los circuitos y degradan el rendimiento de los dispositivos. Ellos son los que más sufren por esto. varios tipos receptores señal analógica, especialmente con una conexión por cable sin aislamiento eléctrico. Por desgracia, el "amplificador" tiene todas estas "ventajas", por lo que el problema de la interferencia de RF es muy grave. Consideremos una topología simplificada de un convertidor de pulsos de clase medio puente:
La tensión de red de 220 voltios se rectifica mediante el puente de diodos UZ1, se suaviza mediante el condensador C1 y luego se suministra al convertidor. Sólo extraído de él transistores clave, los elementos restantes no afectan el nivel de interferencia. Los transistores Q1 y Q2 están conectados alternativamente, lo que crea un voltaje PWM en la salida. El condensador C2 elimina el componente de CC y transmite la señal de CA sin atenuación. Desde el punto de vista de la aparición de interferencias, se puede "acortar" mentalmente y, de hecho, lo dibujé en vano, simplemente no pude reprimir el hábito de no tomar decisiones inviables, ni siquiera en forma condicional.
Voltaje en el devanado primario del transformador (pines 6-4) - forma compleja con bordes muy "afilados" con una amplitud de +/-150 voltios (+/- la mitad de la tensión de alimentación). Para ser al menos algo específico, supongamos que el voltaje PWM se genera con un ciclo de trabajo del 70% y el voltaje de salida se estabiliza en 12 voltios. Esto significa que cada devanado secundario recibe un voltaje de pulso con una amplitud de +/-20 voltios.
No es casualidad que repito persistentemente sobre los frentes: cuanto más bruscamente cambia la amplitud de la señal, mayor es su espectro. La “pequeña” capacitancia entre devanados no conduce bien la frecuencia fundamental del convertidor, pero los “frentes” son completamente diferentes y producen muy; frecuencia alta, unidades de megahercios, y pasa bien incluso a través de la "pequeña" capacitancia entre devanados. Por lo tanto, las interferencias son visibles en los voltajes de salida no en forma de frecuencia de conversión (40-80 kHz), sino más bien "palos", una ráfaga de oscilaciones de alta frecuencia en los momentos en que los frentes de conmutación del transistor.
¿Cómo se pueden reducir las interferencias de RF? La pantalla ya está hecha y su eficiencia operativa es bastante alta... pero esto no es suficiente. ¿Debo instalar un filtro en la salida de la fuente de alimentación? Buena idea, hacen esto con demasiada frecuencia. medida efectiva. En esta fuente de alimentación, definitivamente se debe hacer algo similar, pasando los cables de salida de la fuente de alimentación a través de un anillo de ferrita, pero todos estos son medios para lidiar con las consecuencias, y no con la enfermedad en sí.
Solo queda una cosa por hacer: colocar un pequeño condensador entre los cables comunes de los lados primario y secundario. Se induce interferencia entre estos circuitos, lo que significa que el condensador los "suprimirá". La técnica es antigua y se utiliza desde hace mucho tiempo, pero tiene un inconveniente que limita su uso generalizado: el cable "común" de la parte de red del circuito está bastante "sucio", con un alto nivel de interferencia. Esto se debe al hecho de que los transistores conmutan alta potencia con un tiempo de conmutación bajo, lo que produce un alto nivel de interferencia de RF en los circuitos de potencia.
La instalación de un condensador entre las "tierras" de la red y las partes de salida reduce el nivel de ruido en el transformador, pero agrega ruido de los circuitos de alimentación de los transistores. Normalmente, se utiliza un condensador de 470 pF - 4,7 nF (dependiendo del valor de la capacitancia activa entre devanados) con un voltaje de funcionamiento de al menos 3000 voltios. Utilicé un condensador "Y" normal con una capacidad de 2,2 nF. La efectividad de la supresión de ruido se puede ver en la corriente de fuga entre los circuitos de "tierra" de la red y las partes de salida del dispositivo, para lo cual se instala una resistencia de 1 kOhm entre ellos y se mide el voltaje. Versión original ubicado a la izquierda, después de agregar un capacitor a la derecha:
Se ve claramente que el nivel de interferencia ha disminuido varias veces. ¿Pero a quién le interesan las corrientes de fuga? Echemos un vistazo a qué cambia en la salida de la fuente de alimentación.
A la izquierda hay un oscilograma antes de instalar el condensador, a la derecha, después:
Las fotografías fueron tomadas con una potencia de carga de 40 W. Y aquí también las diferencias son visibles a simple vista. Agregar un capacitor eliminó el "ruido de alta frecuencia" que estaba causando la mayor parte del daño. Las “pegatinas” restantes se eliminan fácilmente mediante el filtro LC de la placa del amplificador y no causan problemas.
No debe intentar obtener un nivel particularmente bajo de interferencia en la fuente de alimentación: claramente no hay suficiente espacio allí para el recorrido normal del circuito de tierra y la ubicación compacta de los elementos de potencia crea las condiciones para la propagación de interferencias a través de la radiación. No en vano, las fuentes de alimentación de red se fabrican como dispositivos separados en una carcasa metálica.
Observaciones y conclusiones
Después de todas las modificaciones y cambios obtuvimos la siguiente fuente de alimentación:
Su conversión se realizó sin complicaciones y sin transistores quemados, lo cual es raro en fuentes de alimentación conmutadas. Lo principal es tener cuidado de no eliminar nada innecesario, especialmente los circuitos fuente de reserva. La eficiencia no se midió específicamente; con una carga de 200 W, ronda el 86 por ciento. Curiosamente, antes de la modificación, la fuente de alimentación mostraba una eficiencia del 76 por ciento, pero la carga principal se creaba en la salida de 12 V. Bueno, el transformador adicional no afecta en gran medida el rendimiento de la fuente de alimentación, y esta es una buena noticia. .
En cuanto a la fuente de alimentación en sí, con una carga de 100 W no hay elementos en ella a más de 40 grados. La fuente de alimentación dispone de un ventilador con termostato; a bajas cargas, su velocidad de rotación es extremadamente baja y el nivel de ruido producido es insignificante. Sería posible eliminarlo por completo, pero el diseño de los radiadores no es adecuado para la refrigeración por convección natural. Además, la eficiencia del amplificador no es del 100% y también contendrá un radiador. Esto significa que un ventilador puede resultar muy útil: incluso con una pequeña cantidad de flujo de aire, la eficiencia del radiador del amplificador aumenta y se puede reducir su tamaño.
Refinamiento del circuito controlador de fuente de alimentación, interferencia de alta frecuencia, observaciones y conclusiones, conclusión.
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Fuente de alimentación ATX: conversión a un amplificador de baja frecuencia (parte 2)
serj 22/10/2011 00:00 Página: 3 de 3| | versión impresa | | archivo
- Página 1: Modernización de una fuente de alimentación conmutada, planteamiento del problema, FSP ATX-300GTF, eliminación del exceso, elección de un método para obtener un mayor voltaje de salida, rebobinado del transformador, multiplicador
- Página 2: Transformador adicional, selección y cálculo de transformador, diodos rectificadores, transformador de alimentación, inductor.
- Página 3: Refinamiento del circuito controlador de fuente de alimentación, interferencia de alta frecuencia, observaciones y conclusiones, conclusión.
Refinamiento del circuito controlador de fuente de alimentación.
La fuente de alimentación de la computadora proporciona muchos voltajes de salida y debe controlar su presencia dentro de límites específicos. Si el voltaje es demasiado bajo o demasiado alto, la protección debería activarse y cortar la fuente de alimentación. La fuente de alimentación en cuestión no tiene tal "recopilación de animales" (es diferente) y un intento de encenderla provocará un apagado inmediato: el circuito no tiene voltajes de +5 V y 3,3 V. De hecho, podrían Se habrían ahorrado, pero esto habría reducido el espacio que ya no es suficiente. Bueno, tendrás que engañar al controlador y simular los voltajes que faltan.
En la fuente de alimentación FSP ATX-300GTF, el chip de control es el FSP3528. No hay mucha documentación al respecto, más bien está completamente ausente. En términos de asignación de pines y señales de control, un análogo cercano (¡pero no completo!) puede llamarse KA3511. Como diferencia, inmediatamente se nota el diferente coeficiente de división de la señal OVP12, que es por donde iban a “escalar”. Tendrá que buscar opciones alternativas, y el foro del sitio rom.by puede ayudar con esto, del cual se extrajo un rastro aproximado del controlador en el chip FSP3528:
Durante la modificación, la parte de potencia permanece sin cambios, pero es necesario ajustar la retroalimentación y la protección contra exceso o defecto. Comencemos con este último, generalmente la unidad de prueba en el microcircuito está organizada de la siguiente manera (tomada de la descripción del microcircuito KA3511):
Si algún voltaje de salida está por encima del umbral, entonces se activa el comparador OVP y se apaga la fuente de alimentación. Cuando el voltaje es demasiado bajo, la salida del comparador UVP se establece en 0, lo que apaga el transistor y permite que se cargue el condensador externo Tuvp (a través del pin 17). Cuando el condensador se carga a un voltaje de 1,8 V, el nivel de salida será alto, lo que bloqueará la señal PWM y provocará que se apague la fuente de alimentación.
El refinamiento se puede realizar de dos maneras: o crear voltajes estándar de 12 V, 5 V y 3,3 V utilizando divisores resistivos. O la segunda opción es que no le importe un carajo toda esta acción innecesaria y simplemente aplicar 0 voltios a las entradas V12, V5 y V3.3. En este caso, la protección UVP funcionará, pero se bloquea al poner en cortocircuito el pin 17 a tierra; el circuito de protección esperará la señal de apagado "durante mucho tiempo". Esta solución es buena porque el voltaje de salida puede ser cualquier cosa, incluso ajustable (ajustable), y el control de voltaje no se le pondrá bajo los pies. Sin embargo, si necesita controlar el exceso, se pueden aplicar uno o dos voltajes al circuito OVP.
Bueno, hemos estudiado el hardware, podemos pasar al FSP3528. E inmediatamente sigue un regalo: este controlador no tiene un nodo UVP y no es necesario hacer nada con las entradas de control, solo necesita desconectarlas del resto del circuito (o ponerlas en cortocircuito a tierra).
El siguiente paso es reconstruir la cadena de estabilización. A juzgar por el circuito FSP ATX-300GTF, el controlador estabiliza el voltaje de salida en tres voltajes: 12, 5 y 3,3. Entiendo en parte cómo se incluyeron 12 V y 5 V en esta lista, pero ¿qué tiene que ver 3.3 con eso? El significado se escapa. Sin embargo, esto es “su negocio”; en la fuente de alimentación modificada, el circuito de retroalimentación se rehará y se eliminarán todos estos “excesos”.
En la primera versión, la retroalimentación se tomaba de las salidas “+40 V” y “+12 V” a través de dos resistencias idénticas de 10 kOhm a una resistencia variable. Se instaló una resistencia adicional de 430 ohmios en el circuito entre este punto y tierra. Como referencia, Vref = 1,25 V. El voltaje de salida se reguló entre +11...+16 V (en la salida “+12 V”), las otras salidas se cambiaron proporcionalmente.
La fuente de alimentación modificada mostró los siguientes resultados:
| Corriente de carga canales, un | Voltaje salida +12 V, V | Voltaje salida -12 V, V | Voltaje salida +40 V, V | Voltaje salida -40 V, V |
| De marcha en vacío | 11.60 | -11.66 | 40.90 | -40.88 |
| "+40V" 1A | 12.48 | -12.56 | 40.01 | -44.79 |
| "+40V" 2A | 12.58 | -12.75 | 39.82 | -46.17 |
| "-40V" 1A | 11.50 | -11.50 | 40.93 | -36.88 |
| "-40V" 2A | 11.36 | -11.22 | 41.11 | -35.40 |
| "+12V" 1A | 11.11 | -11.57 | 41.45 | -41.50 |
| "+12V" 2A | 10.92 | -11.58 | 41.62 | -42.09 |
| "-12V" 1A | 11.35 | -10.60 | 41.19 | -41.37 |
| "-12V" 2A | 11.25 | -10.16 | 41.23 | -41.30 |
| "+40V" 4A | 13.09 | -13.24 | 39.47 | -46.71 |
| "-40V" 4A | 11.15 | -10.71 | 41.41 | -32.23 |
Es bastante difícil presentar datos numéricos en forma de características cualitativas; intentemos presentar los resultados gráficamente. Si simplemente transfiere las cifras obtenidas a los gráficos, los voltajes positivo y negativo "divergirán" en diferentes direcciones y no será posible una comparación cualitativa. Intentemos de otra manera, recalculemos todos los valores al 100% y, para los valores negativos, tomamos el valor absoluto; como resultado, los cuatro gráficos se ejecutarán uno al lado del otro, que es lo que se requiere.
Las características de carga se midieron sólo hasta cuatro amperios; un mayor aumento de la corriente no tenía sentido: la salida de "-40 V" superó el umbral de "-25%":
Colores del gráfico:
- Rojo oscuro, +40 V.
- Verde oscuro, -40 V.
- Gris, +12V.
- Azul, -12V.
Mmm. Las desventajas de estabilizar solo voltajes positivos son bastante visibles: el sistema prácticamente no "ve" el aumento en el consumo en las salidas negativas, como resultado de lo cual su voltaje se reduce considerablemente. Mire las dos últimas líneas: el canal "+40 V" se mantiene a aproximadamente 40 voltios, mientras que "-40 V" hace algo ininteligible. Tendremos que introducir salidas negativas en el circuito de estabilización. Sin embargo, no necesito el canal “+/-12 V”, por lo que basta con agregar solo “-40 V”.
Además de la reducida estabilidad de los voltajes negativos, existe otro problema: el nivel de ondulación con la frecuencia de la red. Con la ondulación y el ruido de conversión, todo es simple: un condensador más grande y luego otro filtro LC y el problema desaparece. Pero las pulsaciones de baja frecuencia surgen debido a una retroalimentación ineficaz. ¿Por qué no? La inestabilidad en la frecuencia de la red afecta a todas las salidas, por lo que también deben estar presentes en las salidas positivas, cubiertas por una retroalimentación que puede eliminarlo todo. Lamentablemente, en las salidas se instalan condensadores de capacidad apreciable y la corriente de carga es muy baja.
Como resultado, los condensadores se cargan en los picos de las pulsaciones de baja frecuencia y prácticamente no cambian su voltaje durante el período de pulsación. Esto significa que el voltaje en las salidas descargadas no contiene ondulaciones y la retroalimentación "no ve" ningún cambio y, por lo tanto, no puede eliminarlos. Por ejemplo, cuando solo la salida “-12 V” se carga con una corriente de 2 A, no solo su voltaje (-10,16 V) se reduce considerablemente, sino que también la ondulación con la frecuencia de la red aumenta enormemente, hasta 1,5 voltios. Si crea una corriente de carga suficiente para descargar los condensadores de almacenamiento de los canales de retroalimentación (“+12 V” o “+40 V”), entonces la salida “-12 V” vuelve a la normalidad, el valor de ondulación se reduce a 50 mV. .
Entonces, hay dos problemas: expandir la retroalimentación agregándole una salida de "-40 V" y de alguna manera introducir retroalimentación a través de una señal alterna para la misma salida de "-40 V".
En el diagrama, cruces rojas y verdes marcan elementos y rutas que conviene eliminar. Se agregó un circuito de retroalimentación de la fuente de alimentación en la esquina superior izquierda. La salida “+40 V” se conecta a través de una resistencia de 22 kOhm y una cadena de 2,2 kOhm + 0,1 μF, “+12 V” a través de una resistencia de 10 kOhm y un circuito para invertir la corriente de la salida negativa “-40 V” se implementa en los elementos restantes. Un circuito adicional de 47 kOhm y 0,1 µF reduce el nivel de ondulación en la salida de -40 V, como se muestra en la parte superior derecha de la figura.
Después de la modificación, la fuente de alimentación mostró las siguientes características:
| Corriente de carga canales, un | Voltaje salida +12 V, V | Voltaje salida -12 V, V | Voltaje salida +40 V, V | Voltaje salida -40 V, V |
| De marcha en vacío | 11.83 | -11.89 | 40.79 | -40.59 |
| "+40V" 1A | 12.09 | -12.20 | 38.78 | -42.26 |
| "+40V" 2A | 12.18 | -12.34 | 38.54 | -42.26 |
| "+40V" 4A | 12.60 | -12.83 | 37.91 | -41.90 |
| "-40V" 1A | 12.04 | -12.05 | 41.98 | -38.54 |
| "-40V" 2A | 12.24 | -12.15 | 41.84 | -38.21 |
| "-40V" 4A | 12.79 | -12.59 | 41.38 | -37.40 |
| "+12V" 1A | 11.47 | -11.87 | 41.08 | -40.89 |
| "+12V" 2A | 11.26 | -11.80 | 41.22 | -41.20 |
| "-12V" 1A | 11.76 | -11.47 | 40.79 | -40.63 |
| "-12V" 2A | 11.79 | -10.78 | 40.92 | -40.34 |
| "+40V" 5A | 12.95 | -13.11 | 37.44 | -41.53 |
| "-40V" 5A | 13.11 | -12.95 | 41.11 | -36.91 |
| “+40 V” 4 A, “-40 V” 1 A | 13.29 | -13.37 | 38.10 | -40.01 |
| "+40V" 10A | 14.90 | -15.02 | 35.15 | -39.65 |
| "-40V" 10A | 14.71 | -14.77 | 40.19 | -34.37 |
El nivel de pulsaciones de baja frecuencia no superó los 50 mV. ¿Qué pasa con las altas frecuencias? Deberíamos hablar de ellos por separado.
Las características de carga son las siguientes:
La fuente de alimentación cumple con las especificaciones requeridas en todos los aspectos, excepto uno: el segundo canal debería ser +/-20 V, pero resultó ser +/-12 V. Para los fines para los cuales se utilizará esta fuente de alimentación, la El voltaje del canal adicional no es significativo, por lo que no hay violación. En este punto simplemente “cerré los ojos”. Si necesita obtener un voltaje diferente, más de +/-12 V, entonces debe hacer lo mismo que hizo con el canal principal "+/-40 V": use el devanado del segundo transformador para aumentar la salida. nivel de voltaje. Por ejemplo, para obtener +/-20V debes seguir estos pasos:
1. Se debe realizar una derivación en cada devanado secundario del transformador adicional. De hecho, tendrás que enrollar dos vueltas en lugar de una, con dos conductores hay espacio en el marco;
2. Para obtener 20 V es necesario sumar 8 V a los 12 V existentes. Para seis vueltas del devanado primario, adicional. El transformador tiene 11 voltios, lo que significa que para 8 voltios se necesitarán 8*6/11=4,3 (cuatro vueltas).
3. El número de vueltas del devanado secundario era quince, ahora está dividido en dos partes desiguales: cuatro y once vueltas.
4. La corriente de carga de los canales “+/-40 V” y “+/-20 V” fluye a través del devanado más pequeño (cuatro vueltas), por lo que vale la pena considerar el grosor del cable utilizado. Si el aumento de corriente no es tan grande, los amplificadores de las bandas LF y MF-HF del amplificador rara vez funcionan simultáneamente, entonces puede dejar el mismo cable que se usa para todo el devanado. Si el nivel de corriente puede aumentar considerablemente a largo plazo, entonces es mejor duplicar el número de conductores en este devanado.
5. La secuencia de devanado puede variar, porque es posible que todo el devanado no quepa en el marco en una sola capa, pero todos los devanados del mismo tipo deben tener exactamente el mismo número de vueltas. No es difícil cumplir con este requisito, solo hay que tener cuidado.
Probablemente no sea necesario dibujar un circuito con una salida modificada "+/- 20 V"; si ha comprendido el principio de obtener "+/- 40 V", aquí se utiliza exactamente la misma técnica.
Interferencia de alta frecuencia
La interferencia con la frecuencia del convertidor es el flagelo de las fuentes de alimentación conmutadas. Una vez que surgen, se propagan por todos los circuitos y degradan el rendimiento de los dispositivos. Esto lo sufren sobre todo varios tipos de receptores de señales analógicas, especialmente aquellos con una conexión por cable sin aislamiento eléctrico. Por desgracia, el "amplificador" tiene todas estas "ventajas", por lo que el problema de la interferencia de RF es muy grave. Consideremos una topología simplificada de un convertidor de pulsos de clase medio puente:
La tensión de red de 220 voltios se rectifica mediante el puente de diodos UZ1, se suaviza mediante el condensador C1 y luego se suministra al convertidor. De él solo se extraen transistores clave; el resto de elementos no afectan el nivel de ruido. Los transistores Q1 y Q2 están conectados alternativamente, lo que crea un voltaje PWM en la salida. El condensador C2 elimina el componente de CC y transmite la señal de CA sin atenuación. Desde el punto de vista de la aparición de interferencias, se puede “acortar” mentalmente y, de hecho, lo dibujé en vano, simplemente no pude reprimir el hábito de no tomar decisiones inviables, ni siquiera en forma condicional.
El voltaje en el devanado primario del transformador (pines 6-4) tiene una forma compleja con bordes muy "afilados" con una amplitud de +/- 150 voltios (+/- la mitad del voltaje de suministro). Para ser al menos algo específico, supongamos que el voltaje PWM se genera con un ciclo de trabajo del 70% y el voltaje de salida se estabiliza en 12 voltios. Esto significa que cada devanado secundario recibe un voltaje de pulso con una amplitud de +/-20 voltios.
No es casualidad que repito persistentemente sobre los frentes: cuanto más bruscamente cambia la amplitud de la señal, mayor es su espectro. La “pequeña” capacitancia entre devanados no conduce bien la frecuencia fundamental del convertidor, pero los “frentes” son completamente diferentes, producen una frecuencia muy alta, de varios megahercios, y pasa bien incluso a través de la “pequeña” capacitancia entre devanados. Por lo tanto, las interferencias son visibles en los voltajes de salida no en forma de frecuencia de conversión (40-80 kHz), sino más bien "palos", una ráfaga de oscilaciones de alta frecuencia en los momentos en que los frentes de conmutación del transistor.
¿Cómo se pueden reducir las interferencias de RF? La pantalla ya está hecha y su eficiencia operativa es bastante alta... pero esto no es suficiente. ¿Debo instalar un filtro en la salida de la fuente de alimentación? Buena idea, esto se hace a menudo y es una medida eficaz. En esta fuente de alimentación, definitivamente se debe hacer algo similar, pasando los cables de salida de la fuente de alimentación a través de un anillo de ferrita, pero todos estos son medios para lidiar con las consecuencias, y no con la enfermedad en sí.
Solo queda una cosa por hacer: colocar un pequeño condensador entre los cables comunes de los lados primario y secundario. Se induce interferencia entre estos circuitos, lo que significa que el condensador los "suprimirá". La técnica es antigua y se utiliza desde hace mucho tiempo, pero tiene un inconveniente que limita su uso generalizado: el cable "común" de la parte de red del circuito está bastante "sucio", con un alto nivel de interferencia. Esto se debe al hecho de que los transistores conmutan alta potencia con un tiempo de conmutación bajo, lo que produce un alto nivel de interferencia de RF en los circuitos de potencia.
La instalación de un condensador entre las "tierras" de la red y las partes de salida reduce el nivel de ruido en el transformador, pero agrega ruido de los circuitos de alimentación de los transistores. Normalmente, se utiliza un condensador de 470 pF - 4,7 nF (dependiendo del valor de la capacitancia activa entre devanados) con un voltaje de funcionamiento de al menos 3000 voltios. Utilicé un condensador "Y" normal con una capacidad de 2,2 nF. La efectividad de la supresión de ruido se puede ver en la corriente de fuga entre los circuitos de "tierra" de la red y las partes de salida del dispositivo, para lo cual se instala una resistencia de 1 kOhm entre ellos y se mide el voltaje. La versión original se sitúa a la izquierda, tras añadir un condensador a la derecha:
Se ve claramente que el nivel de interferencia ha disminuido varias veces. ¿Pero a quién le interesan las corrientes de fuga? Echemos un vistazo a qué cambia en la salida de la fuente de alimentación.
A la izquierda hay un oscilograma antes de instalar el condensador, a la derecha, después:
Las fotografías fueron tomadas con una potencia de carga de 40 W. Y aquí también las diferencias son visibles a simple vista. Agregar un capacitor eliminó el "ruido de alta frecuencia" que estaba causando la mayor parte del daño. Las “pegatinas” restantes se eliminan fácilmente mediante el filtro LC de la placa del amplificador y no causan problemas.
No debe intentar obtener un nivel particularmente bajo de interferencia en la fuente de alimentación: claramente no hay suficiente espacio allí para el recorrido normal del circuito de tierra y la ubicación compacta de los elementos de potencia crea las condiciones para la propagación de interferencias a través de la radiación. No en vano, las fuentes de alimentación de red se fabrican como dispositivos separados en una carcasa metálica.
Observaciones y conclusiones
Después de todas las modificaciones y cambios obtuvimos la siguiente fuente de alimentación:
Su conversión se realizó sin complicaciones y sin transistores quemados, lo cual es raro en fuentes de alimentación conmutadas. Lo principal es tener cuidado de no eliminar nada innecesario, especialmente los circuitos fuente de reserva. La eficiencia no se midió específicamente; con una carga de 200 W, ronda el 86 por ciento. Curiosamente, antes de la modificación, la fuente de alimentación mostraba una eficiencia del 76 por ciento, pero la carga principal se creaba en la salida de 12 V. Bueno, el transformador adicional no afecta en gran medida el rendimiento de la fuente de alimentación, y esta es una buena noticia. .
En cuanto a la fuente de alimentación en sí, con una carga de 100 W no hay elementos en ella a más de 40 grados. La fuente de alimentación dispone de un ventilador con termostato; a bajas cargas, su velocidad de rotación es extremadamente baja y el nivel de ruido producido es insignificante. Sería posible eliminarlo por completo, pero el diseño de los radiadores no es adecuado para la refrigeración por convección natural. Además, la eficiencia del amplificador no es del 100% y también contendrá un radiador. Esto significa que un ventilador puede resultar muy útil: incluso con una pequeña cantidad de flujo de aire, la eficiencia del radiador del amplificador aumenta y se puede reducir su tamaño.
Refinamiento del circuito controlador de fuente de alimentación, interferencia de alta frecuencia, observaciones y conclusiones, conclusión.