Всем привет. Соберем взамен утерянного к ноутбуку ASUS блок питание. Из наклейки на обратной стороне мне известно напряжение и ток, от суда и поставил для себя техническое задание.
Диапазон входного напряжения :
150-250 VAC (Использоваться будет преимущественно на даче с ее *стабильным* напряжением)
Выходное напряжение и ток:
19 VDC 2A (По факту заявленный ток необходим 1.75 А я возьму чуть больше.)
Оптимальной топологией для этой мощности в 38 Ватт и широким входным диапазоном а также по цене ,это обратноход. Собирать буду из того что есть в наличии ,для начала определимся с сердечником. Для расчета использую программу от Владимира Денисенко. На мое тех. задание и с тем что есть у меня в наличии, это 28 сердечник, с которого можно взять 100 Ватт - но пойдем другим путем. У меня куча разобранных дежурок с АТХ, беру два сердечника ЕЕ20 склеиваю вместе, с корпусов отпиливаю один край и также склеиваю, и у меня получается вот такое чудо )
Подходящий драйвер в наличии это ДК124 с его 1.5 амперным ключом В интернете полно информации - поэтому особо останавливаться на ней я не буду. Чтоб перехитрить даташит, переведем работу иип в режим неразрывных токов, сокращенно ССМ(Continuous Conduction Mode) это мне даст *вытянуть* больше мощности c этого драйвера. Чтоб добиться максимального КПД добавим в будущую схему пассивный демпфер без потерь. Ввожу данные получившего сердечника и расчет:
Исходя из этого составим схему и пробежимся по элементам схемы, заходить далеко в теорию я не буду, только практические расчеты значимых элементов :
Программа дает много данных, но я стараюсь лишний раз для себя пересчитать.
С5 - используют образно 1 мкф на 1 Ватт мощности, но т.к. у меня широкий диапазон входного напряжения, я беру от 2 мкф, в наличии у меня 100 мкф 400 вольт, проверим - 250V*1.414 =353 вольта, норм.
VD3 - Vin/K+Vout= 353/6.8 +19 (где Vin-максимальное входное, К-коэф. трансформации, Vout -вых.) =70 вольт - минимальное обратное напряжение для диода. В режиме ССМ необходим диод с мин временем восстановления, лучше всего подходят для этого шоттки, 100 вольтовый здесь для меня норм и что есть в наличии.
С11 - (Iout*ncp)/ДVout*F)=(2*10)/(0.5*65) (Iout- вых. ток ncp-10 тактов частоты, ДVout- максимальные пульсации на выходе, F - частота)= 615 мкф это мин емкость, я беру три по 470 мкф для снижения ESR и шунтирую смд керамикой в 1 мкф т.к. электролит *плохо* работает на высоких частотах.
R3 - Vout-2.5/I = 19-2.5/0.02 (2.5 - это необходимое напряжение на катоде тл431 , I - ток светодиода ) ток транзистора оптопары из даташита нам не известен, но есть схемы где берется 20мА для светодиода, от этого и будем исходить = 825 Ом. Беру смд резистор 820 Ом.
R2,R5 - ток управляющего электрода от 1 мкА, берем стандартные 10 кОм - R5 и тогда R2 - R*(Vout-Vref)/Vref=10*(19-2.5)/2.5 (Vref напряжение управляющего электрода 2.5 вольта) =66 кОм, из смд есть 68 кОм тогда напряжение на выходе - 2.5*(68+10)/10 =19.5 вольта, что норм.
Пассивный демпфер без потерь рассчитывался по формулам и калькулятору Excel, он редко используется любителями, поэтому по его работе я расскажу в одной из следующих статей. Здесь был использован провод 0.2 мм в одну жилу 60 витков, мотается в последнюю очередь на дросселе и лавсановая емкость от 100 вольт, диоды можно использовать любые шустрые от 1А. Работа такого демпфера при макс. нагрузке на фото.
Режим ССМ имеет свои минусы и плюсы : трансформатор нужен больше, но за счет того что *пила* тока меньше = небольшой размах потока магнитной индукции , мы получаем более высокий КПД по сравнению с DCM(разрывной режим работы). По этой причине я взял при расчете плотность тока на проводнике больше, фактический нагрев дросселя при макс. мощности вышел в 60 градусов, что далеко от точки Кюри. Меньше требование по вых. емкости а также малые токи пиковые токи вых. диода. Из минусов можно отметить сложность реализации коррекции ОС т.к. она не зависит от тока нагрузки, на практике это может вылезти в виде джиттера частоты, лечиться в данной схеме конденсаторами коррекции С8,С12. При чем они не обязательно будут такими как в схеме, все зависит насколько хорошо Вы намотали дроссель. Насчет потерь на ключе обратнохода при ССМ, здесь вопрос спорный, мое личное мнение,больше потери - когда открылся ключ на чисто омическое сопротивление провода дросселя со всеми его реактивными свойствами или он открылся когда есть ток в катушке - вопрос. Из практики я собирал иип разработанный под работу ССМ драйвер в корпусе ТО-220 до 7А ,всем известной ТОР227 и собирал в режиме DCM на UC3843 3х амперный иип. Результат и КПД последней меня не порадовал. Но здесь уже каждому самоделкину решать, что для него лучше. ну и :
При этом на выходе имеем типичные *обратноходовские* осциллограммы по помехам на максимальной мощности.
Всем известную проблему с корпусом решил с помощью губки для обуви)
По итогу КПД вышел 83% ,на драйвер наклеил радиатор, нагрев до 80 градусов С учетом того что нагрузка будет меньше, норм. Шоттки до 60 градусов, радиатор не обязателен. Печать, схему и расчет можно взять здесь.
Всем Спасибо.