Catu daya switching yang kuat dan mandiri. Tip untuk memperbaiki catu daya switching Catu daya inverter DIY

Sedikit tentang aplikasi dan desain UPS

Sebuah artikel telah diterbitkan di situs tersebut, yang membahas tentang desain UPS. Topik ini dapat dilengkapi dengan cerita pendek tentang perbaikan. Singkatan UPS sering disebut. Untuk menghindari perbedaan, mari kita sepakat bahwa dalam artikel ini yang dimaksud adalah Switching Power Supply.

Hampir semua catu daya switching yang digunakan pada peralatan elektronik dibangun menurut dua rangkaian fungsional.

Gambar.1. Diagram fungsional peralihan catu daya

Biasanya, catu daya yang cukup kuat, seperti catu daya komputer, dibuat menggunakan rangkaian setengah jembatan. Catu daya untuk UMZCH panggung kuat dan mesin las juga diproduksi menggunakan sirkuit dorong-tarik.

Siapapun yang pernah memperbaiki amplifier dengan daya 400 watt atau lebih pasti tahu betul berapa beratnya. Tentu saja, kita berbicara tentang UMZCH dengan catu daya transformator tradisional. UPS untuk televisi, monitor, dan pemutar DVD paling sering dibuat berdasarkan sirkuit dengan tahap keluaran ujung tunggal.

Meskipun pada kenyataannya terdapat jenis tahapan keluaran lainnya, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar.2. Tahapan keluaran peralihan catu daya

Hanya sakelar daya dan belitan primer transformator daya yang ditampilkan di sini.

Jika Anda melihat lebih dekat pada Gambar 1, mudah untuk melihat bahwa keseluruhan rangkaian dapat dibagi menjadi dua bagian - primer dan sekunder. Bagian utama berisi filter jaringan, penyearah tegangan jaringan, sakelar daya, dan transformator daya. Bagian ini terhubung secara galvanis ke jaringan AC.

Selain trafo daya, catu daya switching juga menggunakan trafo decoupling, yang melaluinya pulsa kontrol pengontrol PWM disuplai ke gerbang (basis) transistor daya. Dengan cara ini, isolasi galvanik dari jaringan sirkuit sekunder dipastikan. Dalam skema yang lebih modern, pemisahan ini dilakukan dengan menggunakan optocoupler.

Sirkuit sekunder diisolasi secara galvanis dari jaringan menggunakan transformator daya: tegangan dari belitan sekunder disuplai ke penyearah, dan kemudian ke beban. Stabilisasi tegangan dan sirkuit proteksi juga diberi daya dari sirkuit sekunder.

Peralihan catu daya yang sangat sederhana

Mereka dilakukan berdasarkan osilator mandiri ketika tidak ada pengontrol PWM utama. Contoh UPS tersebut adalah rangkaian trafo elektronik Taschibra.

Gambar.3. Trafo elektronik Taschibra

Trafo elektronik serupa diproduksi oleh perusahaan lain. Tujuan utama mereka adalah. Ciri khas skema ini adalah kesederhanaannya dan jumlah bagian yang sedikit. Kerugiannya adalah tanpa beban rangkaian ini tidak akan hidup, tegangan keluarannya tidak stabil dan memiliki tingkat riak yang tinggi. Tapi lampunya masih bersinar! Dalam hal ini, sirkuit sekunder terputus sepenuhnya dari jaringan suplai.

Sangat jelas bahwa perbaikan catu daya seperti itu dilakukan dengan mengganti transistor, resistor R4, R5, terkadang VDS1 dan resistor R1, yang berfungsi sebagai sekering. Tidak ada hal lain yang bisa dibakar dalam skema ini. Mengingat rendahnya harga trafo elektronik, seringkali yang baru dibeli begitu saja, dan perbaikan dilakukan, seperti yang mereka katakan, “demi kecintaan pada seni.”

Keselamatan Pertama

Karena ada penjajaran yang sangat tidak menyenangkan antara sirkuit primer dan sekunder, yang selama proses perbaikan Anda pasti harus menyentuhnya dengan tangan Anda, meskipun secara tidak sengaja, maka beberapa aturan keselamatan harus diingat.

Anda dapat menyentuh sumber yang aktif hanya dengan satu tangan, dan tidak dengan kedua tangan sekaligus. Siapapun yang bekerja dengan instalasi listrik mengetahui hal ini. Tetapi lebih baik tidak menyentuhnya sama sekali, atau hanya setelah memutuskan sambungan dari jaringan dengan mencabut steker dari stopkontak. Selain itu, Anda tidak boleh menyolder apa pun saat sumbernya menyala atau cukup memutarnya dengan obeng.

Untuk memastikan keamanan kelistrikan pada papan catu daya, sisi utama papan yang “berbahaya” diberi garis yang cukup lebar atau diarsir dengan potongan cat tipis, biasanya berwarna putih. Ini adalah peringatan bahwa menyentuh bagian papan ini dengan tangan Anda berbahaya.

Bahkan catu daya switching yang dimatikan hanya dapat disentuh dengan tangan Anda setelah beberapa waktu, setidaknya 2...3 menit setelah dimatikan: muatan pada kapasitor tegangan tinggi dipertahankan untuk waktu yang cukup lama, meskipun dalam keadaan normal catu daya terdapat resistor pelepasan yang dipasang paralel dengan kapasitor. Ingat bagaimana di sekolah mereka saling menawari kapasitor bermuatan! Membunuh tentu saja tidak akan membunuh, tapi pukulannya cukup sensitif.

Namun hal terburuknya bukanlah ini: coba bayangkan, ini sedikit menyengat. Jika Anda segera menguji kapasitor elektrolitik dengan multimeter setelah mematikannya, maka sangat mungkin untuk pergi ke toko untuk membeli yang baru.

Ketika pengukuran seperti itu diantisipasi, kapasitor harus dikosongkan, setidaknya dengan pinset. Tetapi lebih baik melakukan ini dengan menggunakan resistor dengan resistansi beberapa puluh kOhm. Jika tidak, pelepasan muatan listrik akan disertai dengan percikan api dan bunyi klik yang cukup keras, dan korsleting seperti itu tidak terlalu berguna untuk kapasitor.

Namun, selama perbaikan Anda harus menyentuh catu daya mode aktif, setidaknya untuk melakukan beberapa pengukuran. Dalam hal ini, trafo isolasi, sering disebut trafo pengaman, akan membantu melindungi orang yang Anda cintai semaksimal mungkin dari sengatan listrik. Cara membuatnya bisa Anda baca di artikel.

Singkatnya, ini adalah trafo dengan dua belitan untuk 220V, dengan daya 100...200W (tergantung daya UPS yang diperbaiki), diagram kelistrikannya ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar.4. Transformator keselamatan

Belitan di sebelah kiri pada diagram terhubung ke jaringan; catu daya switching yang rusak dihubungkan ke belitan kanan melalui bola lampu. Hal terpenting dalam koneksi ini adalah Anda dapat dengan SATU tangan menyentuh ujung mana pun dari belitan sekunder, serta seluruh elemen sirkuit primer catu daya.

Tentang peran bola lampu dan kekuatannya

Paling sering, perbaikan catu daya switching dilakukan tanpa transformator isolasi, tetapi sebagai tindakan keamanan tambahan, unit dinyalakan melalui bola lampu 60...150W. Berdasarkan perilaku bola lampu, secara umum Anda dapat menilai keadaan catu daya. Tentu saja, penyertaan seperti itu tidak akan memberikan isolasi galvanis dari jaringan; tidak disarankan untuk menyentuhnya dengan tangan Anda, tetapi ini mungkin melindungi dari asap dan ledakan.

Jika, ketika dicolokkan ke jaringan, bola lampu menyala dengan intensitas penuh, maka Anda harus mencari kesalahan pada rangkaian primer. Biasanya, ini adalah transistor daya atau jembatan penyearah yang rusak. Selama pengoperasian normal catu daya, bola lampu pertama-tama berkedip cukup terang (), dan kemudian filamen terus bersinar redup.

Ada beberapa pendapat mengenai bola lampu ini. Beberapa orang mengatakan bahwa ini tidak membantu menghilangkan situasi yang tidak terduga, sementara yang lain percaya bahwa risiko terbakarnya transistor yang baru disegel akan jauh berkurang. Kami akan berpegang pada sudut pandang ini dan menggunakan bola lampu untuk perbaikan.

Tentang rumah yang dapat dilipat dan tidak dapat dibongkar

Paling sering, peralihan catu daya dilakukan dalam kasus-kasus. Cukuplah mengingat catu daya komputer, berbagai adaptor yang dicolokkan ke stopkontak, pengisi daya untuk laptop, ponsel, dll.

Dalam hal catu daya komputer, semuanya cukup sederhana. Beberapa sekrup dibuka dari kotak logam, penutup logam dilepas dan, tolong, seluruh papan dengan bagian-bagiannya sudah ada di tangan Anda.

Jika casingnya terbuat dari plastik, maka Anda harus melihat di sisi belakang, tempat colokan listrik berada, untuk mencari sekrup kecil. Maka semuanya sederhana dan jelas, buka dan lepaskan penutupnya. Dalam hal ini, kami dapat mengatakan bahwa kami hanya beruntung.

Namun akhir-akhir ini semuanya bergerak menuju penyederhanaan dan pengurangan biaya desain, dan separuh kotak plastik direkatkan begitu saja, dan cukup kuat. Seorang teman bercerita kepada saya bagaimana dia membawa blok serupa ke suatu bengkel. Ketika ditanya bagaimana cara membongkarnya, para pengrajin berkata: “Bukankah Anda orang Rusia?” Kemudian mereka mengambil palu dan dengan cepat membelah tubuh itu menjadi dua bagian.

Faktanya, ini adalah satu-satunya cara untuk membongkar kotak plastik yang direkatkan. Anda hanya perlu memukulnya dengan hati-hati dan tidak terlalu fanatik: di bawah pengaruh pukulan ke tubuh, jalur yang mengarah ke bagian besar, misalnya trafo atau tersedak, dapat rusak.

Ini juga membantu untuk memasukkan pisau ke dalam jahitan dan mengetuknya dengan ringan dengan palu yang sama. Benar, setelah pertemuan, jejak intervensi ini tetap ada. Namun meskipun ada sedikit noda pada casingnya, Anda tidak perlu membeli unit baru.

Cara menemukan diagram

Jika dulu hampir semua perangkat produksi dalam negeri dilengkapi dengan diagram sirkuit, produsen elektronik asing modern tak mau berbagi rahasianya. Semua peralatan elektronik hanya dilengkapi dengan buku petunjuk yang menunjukkan tombol mana yang harus ditekan. Diagram sirkuit tidak disertakan dengan panduan pengguna.

Diasumsikan bahwa perangkat akan berfungsi selamanya atau perbaikan akan dilakukan di pusat layanan resmi yang menyediakan manual perbaikan, yang disebut manual servis. Pusat layanan tidak berhak membagikan dokumentasi ini kepada semua orang, namun syukurlah ada Internet, mereka dapat menemukan manual layanan ini untuk banyak perangkat. Terkadang hal ini dapat dilakukan secara gratis, yaitu tanpa biaya, dan terkadang informasi yang diperlukan dapat diperoleh dengan sedikit biaya.

Namun meskipun Anda tidak dapat menemukan sirkuit yang diperlukan, Anda tidak perlu putus asa, terutama saat memperbaiki catu daya. Hampir semuanya menjadi jelas setelah pemeriksaan menyeluruh terhadap papan. Transistor yang kuat ini tidak lebih dari saklar keluaran, dan sirkuit mikro ini adalah pengontrol PWM.

Pada beberapa pengontrol, transistor keluaran yang kuat “tersembunyi” di dalam chip. Jika bagian-bagian ini cukup besar, maka mereka memiliki tanda lengkap, dari mana Anda dapat menemukan dokumentasi teknis (lembar data) dari sirkuit mikro, transistor, dioda atau dioda zener. Bagian-bagian inilah yang menjadi dasar peralihan pasokan listrik.

Agak lebih sulit menemukan lembar data untuk komponen SMD berukuran kecil. Penandaan penuh tidak ditempatkan pada kotak kecil; sebaliknya, kode penunjukan beberapa (tiga, empat) huruf dan angka ditempatkan pada kotak. Dengan menggunakan kode ini, menggunakan tabel atau program khusus, yang juga ditemukan di Internet, dimungkinkan, meskipun tidak selalu, untuk menemukan data referensi untuk elemen yang tidak diketahui.

Alat dan alat ukur

Untuk memperbaiki peralihan catu daya, Anda memerlukan alat yang harus dimiliki setiap amatir radio. Pertama-tama, ini adalah beberapa obeng, pemotong samping, pinset, terkadang tang dan bahkan palu yang disebutkan di atas. Ini untuk pekerjaan pemipaan dan pemasangan.

Untuk pekerjaan menyolder, tentu saja, Anda memerlukan besi solder, sebaiknya beberapa, dengan kekuatan dan dimensi yang berbeda-beda. Besi solder biasa dengan daya 25...40 W cukup cocok, tetapi lebih baik jika besi solder modern dengan termostat dan stabilisasi suhu.

Untuk menyolder komponen multi-timbal, ada baiknya untuk memiliki, jika bukan yang super mahal, maka setidaknya pistol solder sederhana yang murah. Ini akan memungkinkan Anda menyolder bagian multi-pin tanpa banyak usaha dan merusak papan sirkuit tercetak.

Untuk mengukur voltase, resistansi, dan, yang lebih jarang, arus, Anda memerlukan multimeter digital, meskipun tidak terlalu mahal, atau penguji penunjuk yang bagus. Anda dapat membaca tentang fakta bahwa masih terlalu dini untuk menghapus perangkat penunjuk dan kemampuan tambahan apa yang tidak dimiliki multimeter digital modern.

Dapat memberikan bantuan yang sangat berharga dalam memperbaiki peralihan pasokan listrik. Di sini juga, sangat mungkin untuk menggunakan osiloskop sinar katoda yang lama, bahkan tidak terlalu broadband. Jika, tentu saja, dimungkinkan untuk membeli osiloskop digital modern, itu lebih baik lagi. Namun, seperti yang diperlihatkan oleh praktik, saat memperbaiki catu daya switching, Anda dapat melakukannya tanpa osiloskop.

Sebenarnya, saat melakukan perbaikan, ada dua kemungkinan hasil: memperbaiki atau memperburuknya. Di sini pantas untuk mengingat kembali hukum Horner: “Pengalaman tumbuh berbanding lurus dengan jumlah peralatan yang dinonaktifkan.” Dan meskipun undang-undang ini mengandung cukup banyak humor, dalam praktik perbaikannya justru seperti itu. Apalagi di awal perjalanan.

pemecahan masalah

Peralihan catu daya lebih sering gagal dibandingkan komponen peralatan elektronik lainnya. Pertama-tama, hal ini dipengaruhi oleh kenyataan bahwa terdapat tegangan listrik yang tinggi, yang setelah perbaikan dan penyaringan menjadi lebih tinggi. Oleh karena itu, sakelar daya dan seluruh tahap inverter beroperasi dalam kondisi yang sangat sulit, baik secara elektrik maupun termal. Paling sering, kesalahan terletak pada sirkuit primer.

Kesalahan dapat dibagi menjadi dua jenis. Dalam kasus pertama, kegagalan catu daya switching disertai dengan asap, ledakan, kerusakan dan hangusnya komponen, terkadang track papan sirkuit tercetak.

Tampaknya opsi ini adalah yang paling sederhana, Anda hanya perlu mengganti bagian yang terbakar, memulihkan trek, dan semuanya akan berfungsi. Namun saat mencoba menentukan jenis rangkaian mikro atau transistor, ternyata penandaan bagian tersebut telah hilang beserta housingnya. Tidak mungkin mengetahui apa yang ada di sini tanpa diagram, yang seringkali tidak tersedia. Terkadang perbaikan berakhir pada tahap ini.

Jenis kerusakan yang kedua adalah senyap, seperti kata Lyolik, tanpa kebisingan dan debu. Tegangan keluaran hilang begitu saja tanpa bekas. Jika catu daya switching ini adalah adaptor jaringan sederhana seperti pengisi daya untuk ponsel atau laptop, maka pertama-tama Anda harus memeriksa kemudahan servis kabel keluaran.

Paling sering, kerusakan terjadi di dekat konektor keluaran atau di pintu keluar dari rumahan. Jika unit terhubung ke jaringan menggunakan kabel dengan steker, pertama-tama Anda harus memastikan bahwa unit berfungsi dengan baik.

Setelah memeriksa sirkuit paling sederhana ini, Anda sudah bisa terjun ke alam liar. Untuk hal-hal liar ini, mari kita ambil rangkaian catu daya monitor LG_flatron_L1919s 19 inci. Sebenarnya kesalahannya cukup sederhana: kemarin menyala, tapi hari ini tidak menyala.

Terlepas dari keseriusan perangkat ini - bagaimanapun juga, monitor, rangkaian catu dayanya cukup sederhana dan jelas.

Setelah monitor dibuka, beberapa kapasitor elektrolitik yang bengkak (C202, C206, C207) ditemukan pada output catu daya. Dalam hal ini, lebih baik mengganti semua kapasitor sekaligus, total enam. Harga suku cadang ini murah, jadi jangan menunggu sampai membengkak juga. Setelah penggantian ini, monitor mulai berfungsi. Omong-omong, kerusakan seperti itu cukup umum terjadi pada monitor LG.

Kapasitor yang bengkak memicu rangkaian proteksi, yang pengoperasiannya akan dibahas nanti. Jika catu daya tidak berfungsi setelah mengganti kapasitor, Anda harus mencari alasan lain. Untuk melakukan ini, mari kita lihat diagram lebih detail.

Gambar 5. Catu daya monitor LG_flatron_L1919s (klik gambar untuk memperbesar)

Filter lonjakan dan penyearah

Tegangan listrik disuplai ke jembatan penyearah BD101 melalui konektor input SC101, sekering F101, dan filter LF101. Tegangan yang diperbaiki melalui termistor TH101 disuplai ke kapasitor penghalus C101. Kapasitor ini menghasilkan tegangan konstan sebesar 310V yang disuplai ke inverter.

Jika tegangan ini tidak ada atau jauh lebih kecil dari nilai yang ditentukan, maka sebaiknya periksa sekring listrik F101, filter LF101, jembatan penyearah BD101, kapasitor C101, dan termistor TH101. Semua detail ini dapat dengan mudah diperiksa menggunakan multimeter. Jika Anda mencurigai kapasitor C101, lebih baik menggantinya dengan yang diketahui bagus.

Omong-omong, sekring listrik tidak putus begitu saja. Dalam kebanyakan kasus, menggantinya tidak mengembalikan operasi normal dari catu daya switching. Oleh karena itu, sebaiknya cari penyebab lain yang menyebabkan sekring putus.

Sekring harus dipasang pada arus yang sama seperti yang ditunjukkan pada diagram, dan sekring tidak boleh “dinyalakan”. Hal ini dapat menyebabkan masalah yang lebih serius.

Pembalik

Inverter dibuat sesuai dengan rangkaian siklus tunggal. Chip pengontrol PWM U101 digunakan sebagai osilator utama, yang outputnya dihubungkan dengan transistor daya Q101. Gulungan primer transformator T101 (pin 3-5) dihubungkan ke saluran transistor ini melalui induktor FB101.

Gulungan tambahan 1-2 dengan penyearah R111, D102, C103 digunakan untuk memberi daya pada pengontrol PWM U101 dalam pengoperasian catu daya dalam kondisi stabil. Pengontrol PWM dimulai ketika dihidupkan oleh resistor R108.

Tegangan keluaran

Catu daya menghasilkan dua tegangan: 12V/2A untuk memberi daya pada inverter lampu latar dan 5V/2A untuk memberi daya pada bagian logis monitor.

Dari belitan 10-7 trafo T101 melalui rakitan dioda D202 dan filter C204, L202, C205 diperoleh tegangan 5V/2A.

Belitan 8-6 dihubungkan secara seri dengan belitan 10-7, yang darinya, dengan menggunakan rakitan dioda D201 dan filter C203, L201, C202, C206, C207, diperoleh tegangan konstan 12V/2A.

Perlindungan kelebihan beban

Resistor R109 dihubungkan ke sumber transistor Q101. Ini adalah sensor arus yang dihubungkan melalui resistor R104 ke pin 2 chip U101.

Ketika ada kelebihan beban pada output, arus melalui transistor Q101 meningkat, yang menyebabkan penurunan tegangan pada resistor R109, yang disuplai melalui resistor R104 ke pin 2CS/FB dari sirkuit mikro U101 dan pengontrol berhenti menghasilkan pulsa kontrol (pin 6OUT ). Oleh karena itu, tegangan pada keluaran catu daya menghilang.

Perlindungan inilah yang dipicu ketika kapasitor elektrolitik membengkak, yang disebutkan di atas.

Tingkat perlindungan 0,9V. Level ini diatur oleh sumber tegangan referensi di dalam sirkuit mikro. Dioda zener ZD101 dengan tegangan stabilisasi 3,3V dihubungkan secara paralel dengan resistor R109, yang melindungi input 2CS/FB dari tegangan lebih.

Tegangan 310V dari kapasitor C101 disuplai ke pin 2CS/FB melalui pembagi R117, R118, R107, yang memastikan perlindungan terhadap peningkatan tegangan jaringan terpicu. Kisaran tegangan listrik yang diizinkan di mana monitor beroperasi secara normal adalah pada kisaran 90…240V.

Stabilisasi tegangan keluaran

Dibuat pada dioda zener yang dapat disesuaikan U201 tipe A431. Tegangan keluaran 12V/2A melalui pembagi R204, R206 (kedua resistor dengan toleransi 1%) disuplai ke input kontrol R dioda zener U201. Segera setelah tegangan keluaran menjadi 12V, dioda zener terbuka dan LED optocoupler PC201 menyala.

Akibatnya, transistor optocoupler terbuka (pin 4, 3) dan tegangan suplai pengontrol melalui resistor R102 disuplai ke pin 2CS/FB. Pulsa pada pin 6OUT menghilang, dan tegangan pada output 12V/2A mulai turun.

Tegangan pada input kontrol R dioda zener U201 turun di bawah tegangan referensi (2,5V), dioda zener terkunci dan mematikan optocoupler PC201. Pulsa muncul pada output 6OUT, tegangan 12V/2A mulai meningkat dan siklus stabilisasi diulangi lagi. Sirkuit stabilisasi dibuat dengan cara yang sama di banyak catu daya switching, misalnya di komputer.

Jadi, ternyata tiga sinyal dihubungkan ke input 2CS/FB pengontrol menggunakan kabel OR: proteksi beban berlebih, proteksi tegangan lebih jaringan, dan keluaran rangkaian penstabil tegangan keluaran.

Di sinilah penting untuk mengingat bagaimana Anda dapat memeriksa pengoperasian loop stabilisasi ini. Untuk keperluan ini cukup dengan mematikannya!!! dari jaringan catu daya, suplai tegangan 12V/2Atage dari catu daya yang diatur ke output.

Lebih baik menghubungkan ke output optocoupler PC201 dengan penguji penunjuk dalam mode pengukuran resistansi. Selama tegangan keluaran sumber yang diatur di bawah 12V, resistansi keluaran optokopler akan tinggi.

Sekarang kita akan meningkatkan tegangannya. Segera setelah tegangan melebihi 12V, panah perangkat akan turun tajam ke arah penurunan resistansi. Hal ini menandakan bahwa dioda zener U201 dan optocoupler PC201 berfungsi dengan baik. Oleh karena itu, stabilisasi tegangan keluaran akan berfungsi dengan baik.

Dengan cara yang persis sama, Anda dapat memeriksa pengoperasian loop stabilisasi catu daya switching komputer. Hal utama adalah memahami tegangan apa yang terhubung dengan dioda zener.

Jika semua pemeriksaan di atas berhasil, dan catu daya tidak menyala, maka Anda harus memeriksa transistor Q101 dengan melepasnya dari papan. Jika transistor berfungsi dengan baik, kemungkinan besar penyebabnya adalah chip U101 atau kabelnya. Pertama-tama, ini adalah kapasitor elektrolitik C105, yang paling baik diperiksa dengan menggantinya dengan yang sudah dikenal baik.

Sebagian besar perangkat elektronik modern praktis tidak menggunakan catu daya analog (transformator), melainkan digantikan oleh konverter tegangan berdenyut. Untuk memahami mengapa hal ini terjadi, perlu mempertimbangkan fitur desain, serta kekuatan dan kelemahan perangkat tersebut. Kami juga akan berbicara tentang tujuan komponen utama sumber berdenyut dan memberikan contoh sederhana implementasi yang dapat Anda rakit sendiri.

Fitur desain dan prinsip pengoperasian

Dari beberapa metode pengubahan tegangan menjadi komponen elektronika daya, dua yang paling luas dapat diidentifikasi:

1. Analog yang elemen utamanya adalah trafo step down, selain fungsi utamanya juga menyediakan isolasi galvanik.
2. Prinsip impuls.

Mari kita lihat perbedaan kedua opsi ini.

PSU berdasarkan transformator daya

Mari kita pertimbangkan diagram blok yang disederhanakan dari perangkat ini. Seperti terlihat dari gambar, trafo step-down dipasang pada input, dengan bantuannya amplitudo tegangan suplai diubah, misalnya dari 220 V kita mendapatkan 15 V. Blok berikutnya adalah penyearah, itu tugasnya adalah mengubah arus sinusoidal menjadi arus berdenyut (harmonik ditunjukkan di atas gambar simbolis). Untuk tujuan ini, elemen semikonduktor penyearah (dioda) yang dihubungkan melalui rangkaian jembatan digunakan. Prinsip pengoperasiannya dapat ditemukan di situs web kami.

Blok berikutnya melakukan dua fungsi: menghaluskan tegangan (kapasitor dengan kapasitas yang sesuai digunakan untuk tujuan ini) dan menstabilkannya. Yang terakhir ini diperlukan agar tegangan tidak “turun” ketika beban meningkat.

Diagram blok di atas sangat disederhanakan; sebagai aturan, sumber jenis ini memiliki filter masukan dan sirkuit pelindung, tetapi ini tidak penting untuk menjelaskan pengoperasian perangkat.

Semua kelemahan opsi di atas secara langsung atau tidak langsung berkaitan dengan elemen desain utama - transformator. Pertama, berat dan dimensinya membatasi miniaturisasi. Agar tidak berdasar, kita akan menggunakan contoh trafo step-down 220/12 V dengan daya pengenal 250 W. Berat unit tersebut sekitar 4 kilogram, dimensi 125x124x89 mm. Bisa dibayangkan berapa berat charger laptop berdasarkan itu.

Kedua, harga perangkat tersebut terkadang jauh lebih tinggi daripada total biaya komponen lainnya.

Perangkat pulsa

Seperti dapat dilihat dari diagram blok yang ditunjukkan pada Gambar 3, prinsip pengoperasian perangkat ini berbeda secara signifikan dari konverter analog, terutama karena tidak adanya transformator step-down input.

Gambar 3. Diagram blok catu daya switching

Mari kita pertimbangkan algoritma pengoperasian sumber tersebut:

• Daya disuplai ke pelindung lonjakan arus; tugasnya adalah meminimalkan gangguan jaringan, baik masuk maupun keluar, yang timbul akibat pengoperasian.
• Selanjutnya, unit untuk mengubah tegangan sinusoidal menjadi tegangan konstan berdenyut dan filter penghalusan mulai beroperasi.
• Pada tahap selanjutnya, inverter dihubungkan ke proses; tugasnya terkait dengan pembentukan sinyal frekuensi tinggi persegi panjang. Umpan balik ke inverter dilakukan melalui unit kontrol.
• Blok selanjutnya adalah IT, diperlukan untuk mode generator otomatis, suplai tegangan ke rangkaian, proteksi, kontrol pengontrol, serta beban. Selain itu, tugas TI termasuk memastikan isolasi galvanik antara rangkaian tegangan tinggi dan rendah.

Berbeda dengan trafo step-down, inti perangkat ini terbuat dari bahan ferrimagnetik, hal ini berkontribusi pada transmisi sinyal RF yang andal, yang dapat berada pada kisaran 20-100 kHz. Ciri khas TI adalah ketika menghubungkannya, penyertaan awal dan akhir belitan sangat penting. Dimensi kecil dari perangkat ini memungkinkan untuk menghasilkan perangkat miniatur; contohnya adalah rangkaian elektronik (ballast) dari LED atau lampu hemat energi.

• Selanjutnya, penyearah keluaran mulai beroperasi, karena bekerja dengan tegangan frekuensi tinggi; prosesnya memerlukan elemen semikonduktor berkecepatan tinggi, sehingga dioda Schottky digunakan untuk tujuan ini.
• Pada fase akhir, pemulusan dilakukan pada filter yang menguntungkan, setelah itu tegangan diterapkan ke beban.

Sekarang, seperti yang dijanjikan, mari kita lihat prinsip pengoperasian elemen utama perangkat ini – inverter.

Bagaimana cara kerja inverter?

Modulasi RF dapat dilakukan dengan tiga cara:

• frekuensi pulsa;
• fase-pulsa;
• lebar pulsa.

Dalam praktiknya, opsi terakhir digunakan. Hal ini disebabkan oleh kesederhanaan implementasi dan fakta bahwa PWM memiliki frekuensi komunikasi yang konstan, tidak seperti dua metode modulasi lainnya. Diagram blok yang menggambarkan pengoperasian pengontrol ditunjukkan di bawah ini.

Algoritma pengoperasian perangkat adalah sebagai berikut:

Generator frekuensi referensi menghasilkan serangkaian sinyal persegi panjang, yang frekuensinya sesuai dengan sinyal referensi. Berdasarkan sinyal ini, terbentuklah gigi gergaji UP yang disuplai ke input komparator K PWM. Sinyal UUS yang berasal dari penguat kontrol disuplai ke input kedua perangkat ini. Sinyal yang dihasilkan oleh penguat ini sesuai dengan perbedaan proporsional antara UP (tegangan referensi) dan U RS (sinyal kontrol dari rangkaian umpan balik). Artinya, sinyal kontrol UUS sebenarnya adalah tegangan yang tidak sesuai dengan level yang bergantung pada arus pada beban dan tegangan pada beban (U OUT).

Metode implementasi ini memungkinkan Anda untuk mengatur sirkuit tertutup yang memungkinkan Anda mengontrol tegangan keluaran, yaitu, pada kenyataannya, kita berbicara tentang unit fungsional linier-diskrit. Pulsa dihasilkan pada keluarannya, dengan durasi bergantung pada perbedaan antara sinyal referensi dan sinyal kontrol. Berdasarkan itu, tegangan dibuat untuk mengontrol transistor kunci inverter.

Proses stabilisasi tegangan keluaran dilakukan dengan memantau levelnya; bila berubah, tegangan sinyal kontrol U PC berubah secara proporsional, yang menyebabkan bertambahnya atau berkurangnya durasi antar pulsa.

Akibatnya, daya rangkaian sekunder berubah, yang menjamin stabilisasi tegangan keluaran.

Untuk memastikan keamanan, diperlukan isolasi galvanis antara catu daya dan umpan balik. Biasanya, optocoupler digunakan untuk tujuan ini.

Kekuatan dan kelemahan sumber pulsa

Jika kita membandingkan perangkat analog dan pulsa dengan daya yang sama, perangkat tersebut akan memiliki keuntungan sebagai berikut:

• Ukuran dan berat yang kecil karena tidak adanya trafo step-down frekuensi rendah dan elemen kontrol yang memerlukan pembuangan panas menggunakan radiator besar. Berkat penggunaan teknologi konversi sinyal frekuensi tinggi, kapasitansi kapasitor yang digunakan dalam filter dapat dikurangi, sehingga memungkinkan pemasangan elemen yang lebih kecil.
• Efisiensi lebih tinggi, karena kerugian utama hanya disebabkan oleh proses sementara, sedangkan di sirkuit analog banyak energi yang terus-menerus hilang selama konversi elektromagnetik. Hasilnya terbukti dengan sendirinya, meningkatkan efisiensi hingga 95-98%.
• Biaya lebih rendah karena penggunaan elemen semikonduktor yang kurang kuat.
• Rentang tegangan masukan yang lebih luas. Peralatan jenis ini tidak menuntut frekuensi dan amplitudo; oleh karena itu, koneksi ke jaringan dengan berbagai standar diperbolehkan.
• Ketersediaan perlindungan yang andal terhadap korsleting, beban berlebih, dan situasi darurat lainnya.

Kerugian dari teknologi pulsa antara lain:

Adanya interferensi RF merupakan konsekuensi dari pengoperasian konverter frekuensi tinggi. Faktor ini memerlukan pemasangan filter yang menekan interferensi. Sayangnya, pengoperasiannya tidak selalu efektif, sehingga memberlakukan beberapa batasan pada penggunaan perangkat jenis ini pada peralatan presisi tinggi.

Persyaratan khusus untuk beban, tidak boleh dikurangi atau ditambah. Segera setelah level arus melebihi ambang batas atas atau bawah, karakteristik tegangan keluaran akan mulai berbeda secara signifikan dari standar. Biasanya, pabrikan (bahkan baru-baru ini pabrikan China) menyediakan situasi seperti itu dan memasang perlindungan yang sesuai pada produk mereka.

Lingkup aplikasi

Hampir semua elektronik modern ditenagai oleh blok jenis ini; contohnya meliputi:

Merakit catu daya switching dengan tangan Anda sendiri

Mari kita perhatikan rangkaian catu daya sederhana, di mana prinsip operasi yang dijelaskan di atas diterapkan.

Sebutan:

• Resistor: R1 – 100 Ohm, R2 – dari 150 kOhm hingga 300 kOhm (dapat dipilih), R3 – 1 kOhm.
• Kapasitansi: C1 dan C2 – 0,01 µF x 630 V, C3 -22 µF x 450 V, C4 – 0,22 µF x 400 V, C5 – 6800-15000 pF (dapat dipilih), 012 µF, C6 – 10 µF x 50 V, C7 – 220 µF x 25 V, C8 – 22 µF x 25 V.
• Dioda: VD1-4 - KD258V, VD5 dan VD7 - KD510A, VD6 - KS156A, VD8-11 - KD258A.
• Transistor VT1 – KT872A.
• Penstabil tegangan D1 - sirkuit mikro KR142 dengan indeks EH5 - EH8 (tergantung tegangan keluaran yang diperlukan).
• Transformer T1 - inti ferit berbentuk w dengan dimensi 5x5 digunakan. Gulungan primer dililit dengan 600 lilitan kawat Ø 0,1 mm, belitan sekunder (pin 3-4) berisi 44 lilitan Ø 0,25 mm, dan belitan terakhir berisi 5 lilitan Ø 0,1 mm.
• Sekering FU1 – 0,25A.

Pengaturannya adalah memilih nilai R2 dan C5, yang memastikan eksitasi generator pada tegangan input 185-240 V.

Saya memutuskan untuk mendedikasikan artikel terpisah untuk pembuatan konverter tegangan step-up DC AC untuk 220V. Hal ini, tentu saja, terkait erat dengan topik lampu sorot dan lampu LED, namun sumber listrik bergerak seperti itu banyak digunakan di rumah dan di mobil.

• 1. Opsi perakitan
• 2. Desain konverter tegangan
• 3. Gelombang sinus
• 4. Contoh pengisian konverter
• 5. Perakitan dari UPS
• 6. Perakitan dari balok yang sudah jadi
• 7. Konstruktor radio
• 8. Rangkaian konverter daya

Opsi perakitan

Ada 3 cara optimal membuat inverter 12 hingga 220 dengan tangan Anda sendiri:

1. perakitan dari blok jadi atau konstruktor radio;
2. manufaktur dari catu daya yang tidak pernah terputus;
3. penggunaan sirkuit radio amatir.

Dari Cina Anda dapat menemukan konstruktor radio yang bagus dan blok siap pakai untuk merakit konverter DC ke AC 220V. Dari segi harga, cara ini paling mahal, namun membutuhkan waktu paling sedikit.

Metode kedua adalah meningkatkan catu daya tak terputus (UPS), yang tanpa baterai dijual dalam jumlah besar di Avito dan harganya 100 hingga 300 rubel.

Pilihan tersulit adalah perakitan dari awal; Anda tidak dapat melakukannya tanpa pengalaman radio amatir. Kita harus membuat papan sirkuit tercetak, memilih komponen, dan banyak pekerjaan.

Desain konverter tegangan

Mari kita pertimbangkan desain konverter tegangan step-up konvensional dari 12 menjadi 220. Prinsip pengoperasian semua inverter modern akan sama. Pengontrol PWM frekuensi tinggi mengatur mode operasi, frekuensi dan amplitudo. Bagian daya terbuat dari transistor yang kuat, yang panasnya ditransfer ke badan perangkat.

Sekring dipasang pada input untuk melindungi aki mobil dari korsleting. Sensor termal dipasang di sebelah transistor, yang memantau pemanasannya. Jika inverter 12v-220v terlalu panas, sistem pendingin aktif yang terdiri dari satu atau lebih kipas akan dihidupkan. Dalam model anggaran, kipas dapat bekerja terus-menerus, dan tidak hanya pada beban tinggi.

Transistor daya pada output

Gelombang sinus

Bentuk sinyal pada keluaran inverter mobil dihasilkan oleh generator frekuensi tinggi. Gelombang sinus dapat terdiri dari dua jenis:

1. gelombang sinus yang dimodifikasi;
2. gelombang sinus murni, gelombang sinus murni.

Tidak semua perangkat listrik dapat bekerja dengan gelombang sinus yang dimodifikasi, yaitu berbentuk persegi panjang. Beberapa komponen mengubah mode pengoperasiannya, dapat menjadi panas dan mulai kotor. Anda bisa mendapatkan hal serupa jika Anda meredupkan lampu LED yang kecerahannya tidak dapat disesuaikan. Suara berderak dan berkedip dimulai.

Konverter tegangan step-up DC AC 12V-220V yang mahal memiliki keluaran gelombang sinus murni. Harganya jauh lebih mahal, tetapi peralatan listrik berfungsi dengan baik.

Contoh pengisian konverter

..

Perakitan dari UPS

Agar tidak menemukan apa pun dan tidak membeli modul yang sudah jadi, Anda dapat mencoba catu daya komputer yang tidak pernah terputus, disingkat UPS. Mereka dirancang untuk 300-600W. Saya memiliki Ippon dengan 6 soket, 2 monitor, 1 unit sistem, 1 TV, 3 kamera pengintai, sistem manajemen pengawasan video terhubung. Saya secara berkala mengalihkannya ke mode operasi dengan memutus 220 dari jaringan sehingga baterai habis, jika tidak, masa pakai akan sangat berkurang.

Rekan tukang listrik menghubungkan baterai asam mobil biasa ke catu daya yang tidak pernah terputus, baterai tersebut bekerja dengan sempurna selama 6 jam terus menerus, dan mereka menonton sepak bola di dacha. UPS biasanya memiliki sistem diagnostik baterai gel internal yang mendeteksi kapasitas rendahnya. Bagaimana reaksinya terhadap mobil tidak diketahui, meskipun perbedaan utamanya adalah gel, bukan asam.

pengisian UPS

Satu-satunya masalah adalah UPS mungkin tidak menyukai lonjakan jaringan mobil saat mesin hidup. Untuk amatir radio sejati, masalah ini terpecahkan. Hanya dapat digunakan dengan mesin dimatikan.

Sebagian besar UPS dirancang untuk pengoperasian jangka pendek ketika tegangan 220V di stopkontak hilang. Untuk pengoperasian berkelanjutan jangka panjang, sangat disarankan untuk memasang pendingin aktif. Ventilasi berguna untuk opsi stasioner dan inverter mobil.

Seperti semua perangkat, perangkat ini akan berperilaku tidak terduga saat menghidupkan mesin dengan beban terhubung. Starter mobil menarik banyak Volt, paling banter akan masuk ke perlindungan seolah-olah baterainya rusak. Paling buruk, akan terjadi lonjakan output 220V, gelombang sinus akan terdistorsi.

Perakitan dari blok yang sudah jadi

Untuk merakit inverter 12v 220v stasioner atau otomotif dengan tangan Anda sendiri, Anda dapat menggunakan blok siap pakai yang dijual di eBay atau dari Cina. Ini akan menghemat waktu dalam pembuatan, penyolderan, dan pengaturan akhir. Cukup menambahkan rumah dan kabel dengan buaya ke dalamnya.

Anda juga dapat membeli kit radio, yang dilengkapi dengan semua komponen radio; yang tersisa hanyalah menyoldernya.

Perkiraan harga untuk musim gugur 2016:

1. 300W – 400 gosok;
2. 500W – 700gosok;
3. 1000W – 1500rub;
4. 2000W – 1700rub;
5. 3000W - 2500 gosok.

Untuk mencari di Aliexpress, masukkan kueri di bilah pencarian "inverter 220 diy". Singkatan "DIY" adalah singkatan dari "perakitan do-it-yourself".

Papan 500W, output untuk 160, 220, 380 volt

Konstruktor radio

Perlengkapan radio harganya lebih murah daripada papan yang sudah jadi. Elemen yang paling rumit mungkin sudah ada di papan. Setelah dirakit, hampir tidak memerlukan pengaturan, yang memerlukan osiloskop. Kisaran parameter dan peringkat komponen radio dipilih dengan baik. Terkadang mereka memasukkan suku cadang ke dalam tas, jika Anda merobek kakinya karena kurang pengalaman.

Rangkaian konverter daya

Inverter yang kuat terutama digunakan untuk menghubungkan perkakas listrik konstruksi selama pembangunan rumah musim panas atau hacienda. Konverter tegangan 500 watt berdaya rendah berbeda dari konverter kuat 5.000-10.000 watt dalam jumlah transformator dan transistor daya pada output. Oleh karena itu, kompleksitas pembuatan dan harga transistor hampir sama; Daya optimalnya 3000 W, Anda dapat menghubungkan bor, gerinda, dan peralatan lainnya.

Saya akan menunjukkan beberapa rangkaian inverter dari 12, 24, 36 hingga 220V. Tidak disarankan memasangnya di mobil penumpang; Anda dapat merusak kelistrikan secara tidak sengaja. Rancangan rangkaian konverter DC AC 12 hingga 220 sederhana, berupa osilator master dan bagian daya. Generator dibuat pada TL494 yang populer atau analog.

Sejumlah besar rangkaian booster dari 12v ke 220v untuk produksi DIY dapat ditemukan di tautan
http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4
Total ada sekitar 140 rangkaian, setengahnya merupakan boost converter dari 12, 24 hingga 220V. Daya dari 50 hingga 5000 watt.

Setelah perakitan, Anda perlu menyesuaikan seluruh rangkaian menggunakan osiloskop; disarankan untuk memiliki pengalaman bekerja dengan rangkaian tegangan tinggi.

Untuk merakit inverter berkekuatan 2500 Watt Anda memerlukan 16 transistor dan 4 trafo yang sesuai. Biaya produknya akan cukup besar, sebanding dengan biaya perancang radio serupa. Keuntungan dari biaya tersebut adalah keluaran sinus murni.

Jenis catu daya, sebagaimana telah disebutkan, adalah switching. Solusi ini secara signifikan mengurangi berat dan ukuran struktur, tetapi bekerja tidak lebih buruk dari trafo jaringan biasa yang biasa kita gunakan. Sirkuit ini dirakit pada driver IR2153 yang kuat. Jika rangkaian mikro berada dalam paket DIP, maka dioda harus dipasang. Sedangkan untuk dioda, harap dicatat bahwa ini bukan dioda biasa, tetapi dioda ultra-cepat, karena frekuensi operasi generator adalah puluhan kilohertz dan dioda penyearah biasa tidak akan berfungsi di sini.

Dalam kasus saya, seluruh rangkaian dirakit secara massal, karena saya merakitnya hanya untuk menguji fungsinya. Saya praktis tidak perlu mengatur sirkuit dan langsung mulai bekerja seperti jam tangan Swiss.

Transformator- disarankan untuk mengambil yang sudah jadi, dari catu daya komputer (secara harfiah siapa pun bisa melakukannya, saya mengambil trafo dengan kuncir dari catu daya ATX 350 watt). Pada keluaran trafo, Anda dapat menggunakan penyearah yang terbuat dari dioda SCHOTTTKY (juga dapat ditemukan di catu daya komputer), atau dioda cepat dan ultra cepat dengan arus 10 Amps atau lebih, Anda juga dapat menggunakan KD213A kami .

Hubungkan sirkuit ke jaringan melalui lampu pijar 220 Volt 100 watt, dalam kasus saya, semua pengujian dilakukan dengan inverter 12-220 dengan perlindungan hubung singkat dan kelebihan beban, dan hanya setelah penyetelan yang baik saya memutuskan untuk menghubungkannya ke jaringan. Jaringan 220 Volt.

Bagaimana seharusnya rangkaian rakitan bekerja?

• Tombolnya dingin, tanpa beban keluaran (bahkan dengan beban keluaran 50 watt, kunci saya tetap dingin).
• Sirkuit mikro tidak boleh terlalu panas selama pengoperasian.
• Setiap kapasitor harus memiliki tegangan sekitar 150 Volt, meskipun nilai nominal tegangan ini dapat menyimpang 10-15 Volt.
• Sirkuit harus beroperasi secara senyap.
• Resistor daya sirkuit mikro (47k) akan sedikit terlalu panas selama pengoperasian; sedikit panas berlebih pada resistor snubber (100 Ohm) juga mungkin terjadi.

Masalah utama yang muncul setelah perakitan

Masalah 1. Kami merakit sebuah sirkuit; ketika terhubung, lampu kontrol yang terhubung ke output transformator berkedip, dan sirkuit itu sendiri mengeluarkan suara-suara aneh.

Larutan. Kemungkinan besar tegangan tidak cukup untuk memberi daya pada rangkaian mikro, coba turunkan resistansi resistor 47k menjadi 45, jika tidak membantu, maka menjadi 40 dan seterusnya (dalam langkah 2-3kOhm) hingga rangkaian berfungsi normal.

Masalah 2. Kami merakit sebuah sirkuit; ketika daya diterapkan, tidak ada yang memanas atau meledak, tetapi tegangan dan arus pada keluaran transformator dapat diabaikan (hampir nol)

Larutan. Ganti kapasitor 400V 1uF dengan induktor 2mH.

Masalah 3. Salah satu elektrolit menjadi sangat panas.

Larutan. Kemungkinan besar tidak berfungsi, ganti dengan yang baru sekaligus periksa penyearah dioda, mungkin karena penyearah yang tidak berfungsi maka kapasitor mendapat perubahan.

Catu daya switching pada ir2153 dapat digunakan untuk memberi daya pada amplifier yang kuat dan berkualitas tinggi, atau digunakan sebagai pengisi daya untuk baterai timbal yang kuat, atau sebagai catu daya - semuanya sesuai kebijaksanaan Anda.

Daya unitnya bisa mencapai 400 watt, untuk ini Anda perlu menggunakan trafo ATX 450 watt dan mengganti kapasitor elektrolitik dengan 470 µF - dan selesai!

Secara umum, Anda dapat merakit catu daya switching dengan tangan Anda sendiri hanya dengan $10-12, dan itu jika Anda mengambil semua komponen dari toko radio, tetapi setiap amatir radio memiliki lebih dari separuh komponen radio yang digunakan dalam rangkaian tersebut.