Zasilacze impulsowe DIY

UPS

Opis

Podczas długiej podróży prywatnym samochodem lub odpoczynku jako „dziki” na łonie natury dobrze jest mieć przy sobie domowy sprzęt elektryczny, np. suszarkę do włosów, golarkę elektryczną, aparat fotograficzny lub wideo. Ale ze względu na brak gniazd nie jest możliwe doprowadzenie zasilania do urządzeń ze zwykłej sieci.

Jedynym źródłem energii w tym przypadku mogą być tylko akumulatory samochodowe, ale ich Napięcie DC 12 V nie wystarcza do urządzeń domowych zasilanych z AC 220 wolt. Istnieje całkowita niezgodność dwóch głównych parametrów jednocześnie.

Ale nie rozpaczaj, istnieje wyjście z tej sytuacji - jest to użycie małego konwertera prądu impulsowego. Pomoże zamienić „wodę w wino”, czyli 12 woltów napięcia akumulatora, na prąd wymagany do działania wszystkich urządzeń - 220 woltów.

Zasada działania

Zasada jego działania polega na zamianie napięcia przemiennego z sieci o częstotliwości 50 Hz na podobny prostokątny typ. Następnie jest przekształcany do określonych wartości, prostowany i filtrowany. Taki tranzystor dużej mocy, który jednocześnie działa jako transformator impulsowy i przełącznik, przetwarza napięcie prądu.

Zgodnie ze schematem są one dwojakiego rodzaju: sterowane zewnętrznie, wprowadzane w większości urządzeń elektrycznych i autogeneratorach impulsowych.

Również takie transformatory są dostępne w różnych rozmiarach i mocach w zależności od specyfiki aplikacji, ale wymiary nie mają w nich znaczenia, ponieważ sprawność takich urządzeń wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości, co może znacznie zmniejszyć rozmiar i wagę stali rdzeń. Zazwyczaj działają w zakresie częstotliwości od 18 do 50 kHz.

Obszar zastosowań

Dziedzina zastosowania przekształtników impulsowych do użytku domowego stale się poszerza. Służą dziś do dostarczania energii do wszelkiego sprzętu domowego i komputerowego, a także do urządzeń zasilacze awaryjne i ładowarki do akumulatorów różnego przeznaczenia, zasilanie niskonapięciowych systemów oświetleniowych i inne wymagania.

Często zakup takiego fabrycznie zmontowanego urządzenia nie jest zbyt uzasadniony ze względów ekonomicznych lub ze względu na specyfikę parametrów technicznych wymaganej jednostki. W takim przypadku najlepszym rozwiązaniem może być samodzielne zbudowanie konwertera impulsów. Takie podejście jest zwykle bardziej racjonalne ze względu na szeroką gamę niedrogich komponentów.

Zalety i wady

Kupując UPS, należy skorelować wszystkie jego zalety i wady z konkretnymi wymaganiami dotyczącymi działania w każdym konkretnym przypadku, a jeśli je spełnia, można bezpiecznie kupić urządzenie.

Zalety zasilaczy impulsowych:

• Niska waga jednostki, ze względu na mniejsze wymiary transformatora wymaganego do pracy, a co za tym idzie zmniejszoną konstrukcję całego przekształtnika. Konstrukcja jest wyposażona w filtr napięcia wyjściowego o mniejszym rozmiarze, ponieważ przy porównywalnej mocy z analogami urządzenie impulsowe ma wyższą częstotliwość konwersji.
• Jednostki o zwiększonej mocy mają najwyższą sprawność, sięgającą 90-98%. Takie urządzenia mają minimalne straty energii ze względu na minimalną liczbę operacji przełączania kluczy, ponieważ jest duża część czasu znajduje się w jednej pozycji, podczas gdy w innych typach agregatów znaczna moc.
• Rząd wielkości wyższy stopień niezawodności stabilizatorów impulsowych w porównaniu z analogami liniowymi, które są obecnie używane tylko w płytach zasilających z słabe prądy, na przykład kuchenki mikrofalowe lub kolumny i inne jednostki małej mocy przeznaczone do ciągłej pracy przez kilka lat bez utrzymanie.
• Dodatkowo ich zaletą jest rozszerzony zakres częstotliwości i napięcia, który można zrealizować tylko w bardzo drogich, niedostępnych dla zwykłych odbiorców jednostkach typu liniowego. Pozwala to na używanie przenośnej jednostki impulsowej nawet podczas podróży po świecie, ponieważ jej właściwości mogą: regulować w szerokim zakresie, dostosowując je do pracy z gniazd w różnych krajach o różnych częstotliwościach i napięciach w sieć elektryczna.
• W przeciwieństwie do urządzeń liniowych, ze względu na wszechstronność przetworników impulsowych 12 V, masywny wydanie dla nich komponentów, co pozytywnie obniżyło ich koszt i zwiększyło dostępność dla zwykłego konsument. Jednak ta funkcja oczywiście nie rozszerzyła się na ich mocniejsze wersje, są one drogie.
• Z reguły takie urządzenia w projekcie mają kilka stopni ochrony przed sytuacjami awaryjnymi w sieci: przerwy w dostawie prądu, zwarcia, brak obciążenia wyjściowego.

Wady zasilaczy impulsowych:

• Ich prace naprawcze są złożone, ponieważ większość ich elementów wewnętrznych funkcjonuje we wspólnej sieci bez izolacji galwanicznej.
• Sama zasada działania impulsowego ma wadę w postaci zakłóceń o wysokiej częstotliwości, które wymagają tłumienia w celu wykorzystania jednostek z większością urządzeń. A z niektórymi jego gatunkami, które są bardzo podatne na zakłócenia, w ogóle nie są kompatybilne.
• Prąd wejściowy jest ograniczony do minimalnej mocy, przy której urządzenie rozpocznie pracę.

Schemat

Podstawą większości przetworników prądowych typu impulsowego jest schemat blokowy najprostszego transformatora impulsowego, który obejmuje kilka bloków:

• Blok, który zamienia na wyjściu prąd typu AC na DC. Opiera się na mostku diodowym, który pełni rolę prostownika napięcia przemiennego oraz kondensatorze niwelującym tętnienie wyprostowanego napięcia. Może być wyposażony w urządzenia pomocnicze: filtry napięcia sieciowego, wygładzanie pulsacji generatora impulsów oraz termistory do tłumienia przepięć po włączeniu. Obecność lub brak dodatkowych elementów wpływa na koszt własny urządzenia i jest pozycją oszczędności przy zakupie budżetowej wersji urządzenia.
• Generator impulsów, który generuje impulsy o określonej częstotliwości do zasilania uzwojenia pierwotnego transformatora. Różne modele pracują z różnymi częstotliwościami, ale granice jego oscylacji dla wszystkich urządzeń mieszczą się w zakresie od 30 do 200 kHz. Transformator jest sercem urządzenia, ponieważ dzięki niemu następuje galwaniczna izolacja od sieci i prąd jest przekształcany tak, aby spełniał wymagane parametry.
• Trzeci to blok do transformacji prądu przemiennego dostarczanego z transformatora na prąd stały. Zawiera diody do prostowania napięcia i filtry tętnień, które są znacznie bardziej skomplikowane niż ich odpowiedniki z pierwszego bloku i zawierają już kilka kondensatorów i dławik. Jako artykuł ekonomiczny, aby obniżyć koszty, przetwornice mogą być wyposażone w kondensatory i dławiki o minimalnym wymaganym do działania, odpowiednio, pojemności i indukcyjności.

Jak to zrobić samemu

Wymagane narzędzia:

• maszyna do lutowania;
• noże boczne;
• dziobaki;
• pinceta;
• skalpel.

Przewodnik krok po kroku

• Przede wszystkim na wejściu zainstalowany jest termistor PTC, który działa jak rezystor półprzewodnikowy ze współczynnikiem dodatnim dla temperatury. Jest w stanie radykalnie zwiększyć swoją odporność, gdy przekroczy określoną wartość temperatury, np. gdy konieczne jest zabezpieczenie wyłączników zasilania, gdy urządzenie dopiero zaczyna działać, a kondensatory są nieruchome ładowanie.
• Ponadto montowany jest mostek diodowy w celu prostowania przychodzącego napięcia sieciowego prądem 10A. Możesz użyć różnych zespołów diod: „pionowych” lub „stołkowych”.
• Następnie na wejściu lutowana jest para kondensatorów w stosunku 1 μF na 1 W mocy.
• Rezystory domowe typu MLT-2 są stosowane jako rezystancja tłumiąca w sieci prądu przemiennego o mocy 2 W.
• Do regulacji bramek tranzystorów polowych pracujących pod napięciem 600V montowany jest sterownik IR. naprzemiennie otwiera bramki tranzystorów polowych z częstotliwością określoną przez szczegóły na nogach Rt i Ct.
• Tranzystory polowe są wybierane co najmniej 200 V, o minimalnej rezystancji w otwartej fazie pracy. Wartość rezystancji jest wprost proporcjonalna do nagrzewania się urządzenia i odwrotnie proporcjonalna do jego sprawności.
• Podczas ich instalowania kołnierze tranzystorów nie mogą być zwarte, dlatego stosuje się uszczelki izolacyjne.
• Transformator, łatwiej jest regularnie odejść od starej jednostki PC. Ale można również niezależnie nawijać tori ferrytowe na podstawie częstotliwości konwersji 100 kHz i ½ konwertowanego napięcia.
• Zaciski transformatora są zwierane w taki sam sposób jak płytka, z której jest pobierana.
• Na wyjściu diody są instalowane z małymi czasami odzyskiwania - nie więcej niż 100 ns, na przykład z grupy HER.
• Pojemność bufora wyjściowego nie powinna być przesadzona o więcej niż 10 tys. μF.
• Jak każda jednostka elektryczna, domowy zasilacz impulsowy podczas montażu nakłada zwiększone wymagania dotyczące staranności i dokładności podczas procesu montażu. Niezbędny jest prawidłowy montaż biegunów i środki bezpieczeństwa elektrycznego. Prawdą jest, że skonstruowany blok nie wymaga dostrajania ani podkręcania.

Regulowana samodzielnie / jednosuwowa / push-pull / jednostka bipolarna

• Aby zmontować regulowany zasilacz, konieczne jest zastosowanie w jego schemacie montażu jednego lub dwóch tranzystorów półprzewodnikowych. Aby jednak monitorować napięcie, musisz zainstalować czujnik w postaci woltomierza. Następnie, skupiając się na jego odczytach, będzie można dopasować optymalne napięcie wyjściowe do pracy różnych urządzeń tak, aby ich nie spalić. Napięcie jest regulowane za pomocą rezystora zmiennego.
• W najprostszej jednostce single-ended prąd jest przekształcany w wyniku działania jednego tranzystora, który otwiera się i zamyka, przepuszczając impulsy o określonej częstotliwości.
• Jego ulepszona modyfikacja, działająca z dwukrotnie większą częstotliwością, a co za tym idzie, lepsza wydajność, to konwerter push-pull, w którym dwa tranzystor.
• Dwubiegunowa konstrukcja bloku jest jeszcze bardziej skomplikowana, ponieważ wymagana jest instalacja wzmacniacza operacyjnego i diod Zenera. W takim przypadku należy zwrócić szczególną uwagę na jakość lutowania i zgodność przekroju przewodów z prądem.

Naprawa UPS

Naprawa UPSz reguły polega na wymianie wadliwych, wypalonych części na nowe. Ale trudność nie polega nawet na instalacji nowej części, ale na poszukiwaniu wadliwej. Aby to zrobić, wykonaj następujące operacje:

• Zewnętrzne badanie płyty blokowej na obecność spęczniałych kondensatorów, zwęglonych rezystorów i innych elementów z wadami.
• Kontrola lutowania transformatora, kluczowych tranzystorów i mikroukładów oraz dławików.
• Sprawdzenie obwodu zasilania pod kątem przerwy: zadzwoń do samego kabla, wyłącznika bezpieczeństwa, wyłącznika prądowego, jeśli jest, a także dławików i mostka prostownika.
• Wstępna diagnostyka dowolnej części odbywa się bez demontażu i dopiero gdy istnieje uzasadnione przypuszczenie, że jest wadliwa, można ją osobno przylutować i sprawdzić.
• Konieczne jest również sprawdzenie obwodu pod kątem zwarć.
• Po przeprowadzeniu wizualnej i instrumentalnej diagnostyki sprzętu i wymianie niedziałających elementów zaczynają sprawdzać pod napięciem roboczym sieci. Ale w roli bezpiecznika używana jest zwykła żarówka o mocy 150-200 watów 220 woltów. Nie dopuści do spalenia całego konwertera w przypadku awarii i zasygnalizuje charakter wady. Tak więc, jeśli żarówka miga jasno i gaśnie, emitując raster, najprawdopodobniej kondensatory są uszkodzone. Możesz je sprawdzić pod kątem przydatności do użytku tylko poprzez wymianę ich na nowe. Inny przypadek ma miejsce, gdy lampa błysnęła i natychmiast zgasła całkowicie. Ta opcja umożliwia indywidualne testowanie wszystkich rezystorów rozruchowych. Wreszcie ostatni przypadek - lampa świeci z pełną jasnością. W takim przypadku konieczne jest ponowne całkowite sprawdzenie całego obwodu.

Wskazówki / Zalecenia

• Projektując własnoręcznie przetwornik prądu impulsowego, należy pamiętać, że wszelkie instalacje i testy urządzenia przeprowadzane są pod napięciem niebezpiecznym dla życia i zdrowia. Dlatego zdecydowanie zaleca się instalowanie automatycznych wyłączników prądu w pomieszczeniu, w którym wykonywane są prace, współpracujących z wyłącznikiem awaryjnym. Taki system jest w stanie chronić osobę przed porażeniem prądem, nawet jeśli dotknął fazy.
• Podczas pracy z przetwornikami prądu impulsowego, nawet ze standardowymi blokami z komputera, należy zawsze przestrzegać środków ostrożności. Na przykład kondensatory elektrolityczne zawarte w ich obwodzie, nawet po odłączeniu od sieci, długo utrzymują prądy wysokiego napięcia. Dlatego przed przystąpieniem do jakichkolwiek manipulacji z nimi należy najpierw je rozładować, zamykając ich wnioski.
• I wreszcie, podczas wykonywania jakichkolwiek prac związanych z elektrycznością należy zawsze używać sprawnych, przeznaczonych do tego narzędzi. Na przykład uchwyty wszystkich śrubokrętów, nożyc bocznych i innych narzędzi powinny być izolowane.