Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sklep HeluKabel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Budowa i zasada działania mini- zasilacza USB

MoherPower 24 Gru 2013 23:31 3423 9
  • #1 24 Gru 2013 23:31
    MoherPower
    Poziom 8  

    Witam

    Jestem raczkującym elektronikiem. Stworzyłem projekcik na ATmegę wszystko zakończone sukcesem ale teraz natrafiłem na nie lada problem u samych podstaw. Do tej pory korzystałem z zasilania USB z programatora. Nastał czas na zaprojektowanie "niezależnego" zasilania i umieszczenie go na płytce razem z całą resztą projektu. Potrzebuję super - miniaturowego zasilacza. Beztransformatorowe odpadają bo brak izolacji galwanicznej. Przejrzałem forum i słuchając się rad mądrzejszych zakupiłem zasilacz usb 5V, 1A za 3zł. Płytka zasilacza ma wymiary 4x2 cm. Rozebrałem i postanowiłem zrozumieć co tam się znajduje aby to potem przenieść na moją płytkę. Oczywiście nic nie rozumiem. dla mnie zasilacz to transformator z 1 uzwojeniem pierwotnym, 1 wtórne, mostek prostowniczy, stabilizator. Tu są jakieś cuda wianki. Siedzę już nad tym 3 dzień. Przygotowałem schemat na podstawie płytki więc przepraszam jak coś jest narysowane nie zgodnie z rzemiosłem. Oznaczenia elementów przepisałem z tych z zasilacza. Jeżeli ktoś będzie chciał pomóc a nie będzie wierzył czy dobrze przerysowałem schemat to na zdjęcie ścieżek mogę ponanosić oznaczenia elementów aby ktoś sprawdził samodzielnie.

    Ponieważ nigdzie nie znalazłem dokładnego wytłumaczenia krok po kroku więc postanowiłem założyć ten temat zarówno dla mnie jak i innych początkujących.

    Zatem zaczynamy

    Mam kilka pytań jeżeli chodzi o samą zasadę działania (chcę poprostu to zrozumieć), oraz o zastosowanie więc po kolei.

    rozumiem to tak.
    1) dioda D1 prostuje 1 połówkę po to aby można było wykorzystać kondensatory elektrolityczne. tylko po co? Są mniejsze czy tańsze? po co wogóle prostować prąd przed transformatorem? przecież obniżamy jego sprawność.

    2)c1 rozumiem - ma filtrować

    3) oporniki r1, r2 to dzielnik napięcia. czyli uzwojenie s1 nie działa na 230V tylko na mniej?

    4) po co tranzystor KSE13001?

    5) nie rozumiem kompletnie co się dzieje na uzwojeniu s2. jaka jest rola C3,C4 i diody zenera?. domyślam się że optotranzystor JC817 pełni funkcję bezpiecznika jak jest zwarcie 5V. czy uzwojenie s2 jest nawinięte w przeciwnym kierunku do s1 tak że pola magnetyczne się znoszą i transformator przestaje działać?

    6) pierwszy raz widzę kondensator podłączony z jednej strony do uzwojenia pierwotnego a z drugiej do wtórnego. po co tak jest zrobione?

    7) d5 prostuje wyjście 5v, c5 filtruje.

    8) w jaki sposób jest zasilana dioda na optotranzystorze? dla mnie to obie nóżki są podpięte do +5V więc nie powinno to działać :(


    Teraz pytania o zastosowanie.

    Nie dorobiłem się jeszcze oscyloskopu więc trudno mi powiedzieć

    1) czy ten zasilacz będzie miał w miarę ustabilizowane napięcie. wydaje mi się że będzie bardzo mocno szumiał bo brakuje mu chociażby pełnego mostka prostowniczego.

    2) czy dodając stabilizator np 78** można to wykorzystać do zasilenia układu z AVR?

    3) jeżeli wiem że zwarcia nie będzie (w docelowym urządzeniu :P) to czy mogę wywalić wszystko co jest związane z uzwojeniem S2? i zamienić to na bezpiecznik wielokrotnego użytku np 100mA?

    4) czy da się uprościć układ od strony pierwotnej robiąc z tego normalny zasilacz z jednym uzwojeniem s1 bez diody d1, tranzystora, i uzwojenia s2
    (boję się z tym samemu eksperymentować bo to 230V i może mnie niemiło zaskoczyć) oraz wymieniając kondensator c1 na foliowy, zachowując r1,r2?


    Serdecznie dziękuję każdemu kto zechce mi pomóc. Schemat jak również zdjęcie płytki w załącznikach.

    PS. Ehh chyba żle to umieściłem i nie wiem jak przenieść do piaskownicy.

    0 9
  • Sklep HeluKabel
  • #2 24 Gru 2013 23:51
    goldi74
    Poziom 43  

    To przetwornica napięcia a nie zwykły zasilacz transformatorowy. I jak na przetwornicę jest ona już uproszczona prawie do granic możliwości, więc za bardzo żadnego elementu nie można z niej usunąć bo przestanie działać całkowicie.

    0
  • Sklep HeluKabel
  • #3 25 Gru 2013 00:01
    MoherPower
    Poziom 8  

    Dziękuję za odpowiedz. Ale czy dało by się coś więcej?

    czy nadaje się to do zasilania AVR?

    0
  • #4 25 Gru 2013 08:59
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Mam kilka pytań jeżeli chodzi o samą zasadę działania (chcę poprostu to zrozumieć), oraz o zastosowanie więc po kolei.
    Standardowa odpowiedź jest taka, że początkującemu nie da się tego wytłumaczyć i tematy takie często lądują w koszu, ale spróbuje, przez wiele uproszczeń, moja odpowiedź nie będzie ścisła, a i tak będzie za długa, powinieneś przeczytać jak najwięcej o generatorach samodławnych, przetwornicach flyback (inaczej zaporowych, dwutaktowych) samowzbudnych, szukaj po angielsku "self oscillating flyback" "blocking oscillator", bo w "polskim internecie" niewiele jest.

    Cytat:
    Tu są jakieś cuda wianki. Siedzę już nad tym 3 dzień.
    Za krótko (:

    Cytat:
    1) dioda D1 prostuje 1 połówkę po to aby można było wykorzystać kondensatory elektrolityczne.
    Nie, prostuje i filtruje się po to żeby prąd był stały, kondensator filtruje, a jest elektrolityczny, bo ma mniejsze wymiary.

    Cytat:
    po co wogóle prostować prąd przed transformatorem?
    Po to żeby zamienić go na zmienny, o innej częstotliwości.

    Cytat:
    przecież obniżamy jego sprawność.
    Ten transformator ma wielokrotnie mniej drutu od sieciowego, więc może mieć nawet większa sprawność, tylko że musi pracować na dużej częstotliwości.

    Cytat:
    2)c1 rozumiem - ma filtrować
    Tak.

    Cytat:
    3) oporniki r1, r2 to dzielnik napięcia. czyli uzwojenie s1 nie działa na 230V tylko na mniej?
    To dzielnik polaryzacji bazy (zamieniłeś bazę z emiterem), uzwojenie s1 dostaje 320V "siekane" z częstotliwością kilkudziesięciu kHz.

    Cytat:
    4) po co tranzystor KSE13001?
    Żeby przerywać prąd transformatora (poprawnie było by powiedzieć dławika wielouzwojeniowego), jak wiesz transformatory przy prądzie stałym nie mogą działać.

    Cytat:
    5) nie rozumiem kompletnie co się dzieje na uzwojeniu s2. jaka jest rola C3,C4 i diody zenera?. domyślam się że optotranzystor JC817 pełni funkcję bezpiecznika jak jest zwarcie 5V. czy uzwojenie s2 jest nawinięte w przeciwnym kierunku do s1 tak że pola magnetyczne się znoszą i transformator przestaje działać?
    Całość to jest generator samodławny, uzwojenie s2 daje dodatnie sprzężenie zwrotne w generatorze, przez C4 na bazę tranzystora, kondensator C3 z diodą D2 daje pomocnicze napięcie ujemne do polaryzacji transoptora,
    transoptor pobiera cześć prądu z obwodu bazy wydłużając czas pomiędzy załączeniami tranzystora co zmniejsza napięcie wyjściowe, to element układu stabilizacji napięcia.





    Cytat:
    6) pierwszy raz widzę kondensator podłączony z jednej strony do uzwojenia pierwotnego a z drugiej do wtórnego. po co tak jest zrobione?
    Żeby ograniczyć zakłócenia EMI generowane przez układ.

    Cytat:
    7) d5 prostuje wyjście 5v, c5 filtruje.
    Tak.

    Cytat:
    8) w jaki sposób jest zasilana dioda na optotranzystorze? dla mnie to obie nóżki są podpięte do +5V więc nie powinno to działać :(
    Zasilana jest szeregowo z diodą Zenera, to powoduje że minimalna zmiana napięcia daje dużą zmianę prądu, w "zwykłym" układzie groziło by to spaleniem LED'a tu jest zaletą bo poprawia stabilizację, zaświecenie LED'a w transoptorze ogranicza wypełnienie generatora po stronie pierwotnej, więc stabilizuje napięcie.

    Cytat:
    Nie dorobiłem się jeszcze oscyloskopu więc trudno mi powiedzieć

    A szkoda, dopiero z oscyloskopem zobaczył byś jak ciekawe i skomplikowane zjawiska dzieją się w tak prostym układzie, jest na elektrodzie temat w którym autor dokładnie badał taki układ, może uda ci się znaleźć.

    Cytat:
    1) czy ten zasilacz będzie miał w miarę ustabilizowane napięcie. wydaje mi się że będzie bardzo mocno szumiał bo brakuje mu chociażby pełnego mostka prostowniczego.
    Będzie miał (w miarę) stabilne napięcie, tętnienia 50Hz ograniczy układ stabilizacji napięcia, ale układ będzie szumiał, ten szerokopasmowy szum może być problemem jeśli spróbujesz zasilić z niego wrażliwe układy analogowe, ale dla AVR wystarczy.

    Cytat:
    2) czy dodając stabilizator np 78** można to wykorzystać do zasilenia układu z AVR?
    Nie ma potrzeby, poza tym nie da się bez podniesienia napięcia wyjściowego, choć to łatwo zrobić, bo napięcie nie zależy od przekładni transformatora.

    Cytat:
    3) jeżeli wiem że zwarcia nie będzie (w docelowym urządzeniu :P) to czy mogę wywalić wszystko co jest związane z uzwojeniem S2?
    Układ wybuchnie natychmiast i bezpiecznik nic tu nie pomoże.

    Cytat:
    i zamienić to na bezpiecznik wielokrotnego użytku np 100mA?
    Tego układu po stronie pierwotnej nie da zabezpieczyć bezpiecznikiem, co ma się uszkodzić to i tak się uszkodzi, bezpiecznik może tylko ograniczyć ryzyko pożaru.

    Cytat:

    4) czy da się uprościć układ od strony pierwotnej robiąc z tego normalny zasilacz z jednym uzwojeniem s1 bez diody d1, tranzystora, i uzwojenia s2
    (boję się z tym samemu eksperymentować bo to 230V i może mnie niemiło zaskoczyć) oraz wymieniając kondensator c1 na foliowy, zachowując r1,r2?
    Ten transformator podłączony wprost do sieci zrobi zwarcie, drut odparuje w ułamku sekundy robiąc mniej lub bardziej efektowne BUM.

    Układ jest straszliwie okradziony ze wszelkich elementów znanych z porządnych przetwornic, brak zabezpieczeń przed przepięciami z sieci, filtrów EMI, nawet nie ma obwodu zabezpieczenia przed zwarciem, sam nie wiem, może jest tu jakiś nie znany mi trik który ograniczy prąd zwarciowy, jednak przypuszczam że transformator się nasyci i strzeli tranzystor po stronie pierwotnej.

    0
  • #5 25 Gru 2013 11:50
    MoherPower
    Poziom 8  

    Jarku bardzo dziękuję za wyczerpujące odpowiedzi. Teraz przynajmniej wiem czego szukać a część się wyjaśniła po tym co napisałeś. O przetwornicach już poczytałem wczoraj po 1 odpowiedzi, ale jakoś mało jest tego na "polskiej" sieci. Szukałem w artykułach EdW.

    Czy masz może jakieś linki, materialy, objaśnione schematy którymi mógłbyś się podzielić? Całe zjawisko jest bardzo interesujące i skoro wygląda to jak "transformator" prądu stałego przy gabarytach 1/10 zwykłego transformatora, to mógłbym wykorzystać to w innych moich projektach gdzie sekcja zasilania i stabilizacji jest ogromna w porównaniu z przetwornicami. Po prostu muszę to zrozumieć i się tego nauczyć.

    dla tych którzy też chcą się czegoś dowiedzieć tu są materiały które znalazłem. Na samiutkim dole jest dział przetwornic.

    http://www.elportal.pl/index.php?module=ContentExpress&file=index&func=display&ceid=60&meid=13

    Cytat:
    To dzielnik polaryzacji bazy (zamieniłeś bazę z emiterem), uzwojenie s1 dostaje 320V "siekane" z częstotliwością kilkudziesięciu kHz.

    w załączniku karta katalogowa tego tranzystora z opisem nóżek oraz zdjęcie pod światło z widocznymi ścieżkami. wygląda na to że dobrze narysowałem schemat. baza jest podłączona w prost pod pin zazilania 230V

    0
  • #6 25 Gru 2013 14:46
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    w załączniku karta katalogowa tego tranzystora z opisem nóżek oraz zdjęcie pod światło z widocznymi ścieżkami. wygląda na to że dobrze narysowałem schemat. baza jest podłączona w prost pod pin zazilania 230V
    Rzeczywiście tak wygląda, ale w takim układzie nie widzę możliwości włączenia tranzystora, sprawdź multimetrem, nawet bez wylutowania, czy złącza tranzystora przewodzą w tym kierunku co na schemacie.

    Były też artykuły o przetwornicach w EP, można pobrać ze strony ferystera (namiar na firmę też może ci się przydać, choć są też inne firmy które robią transformatory impulsowe)
    Link

    Bardzo dużo praktycznych informacji jest w notach aplikacyjnych układów do przetwornic, oczywiście wszystko po angielsku, po polsku prawie nie szukałem, po prostu polska elektronika zdechła, się zanim zaczęto powszechnie stosować przetwornice, jest lista literatury na elektrodzie:
    Link

    Jeśli chcesz się tym zająć na poważnie (budować własne przetwornice) musisz mieć oscyloskop.

    W amatorskich projektach, zamiast budować przetwornice na jednym tranzystorze warto zastosować równie prosty w użyciu specjalizowany układ scalony z wszelkimi zabezpieczeniami za kilka - kilkanaście złotych, w odróżnieniu od konstruktora twojego zasilacza nie musisz zastanawiać się czy warto zaoszczędzić jeden rezystor, nawet u nas to koszt poniżej 1gr (w chinach pewnie 100 razy taniej, a mimo to żałują :) ).

    0
  • #7 25 Gru 2013 22:29
    MoherPower
    Poziom 8  

    Jeszcze raz dziękuję za informację i cierpliwość Jarek_lnx. Mam teraz sporo materiałów i nauki przede mną. Jak uda mi się przygotować schemat takiego zasilacza to zwrócę się jeszcze z prośbą do Ciebie o zaopiniowanie czy domu nie spalę.

    Jak widać kilku osobom nie spodobał się mój post i zgłosili mnie do moderatora ze jestem "dyletantem, niedoukiem, że brak mi wiedzy i podstaw".

    Wszystkim takim osobom chcę jasno powiedzieć MACIE RACJĘ!.

    Tak jak pisałem raczkuję a swoją zabawę z elektroniką zacząłem zaledwie 3 tygodnie temu więc mądrych pytań jeszcze nie posiadam.

    Z drugiej strony zastanawiam się dlaczego tacy wyjadacze zaglądają do żłobka a potem dziwią się i narzekają że pieluchą zalatuje i że poziom zaniżam?

    Jeden z narzekaczy powiedział dobrą rzecz. ten tranzystor występuje w dwóch wersjach wyprowadzeń jego emitera oraz bazy. Więc schemat poprawiłem.

    0
  • #8 25 Gru 2013 23:55
    Doctore.
    Poziom 18  

    Cytat:
    podniesienia napięcia wyjściowego, choć to łatwo zrobić,

    A jak na przykładzie tego zasilacza?
    Coś pewnie przy D4 by zmienić wypełnienie trafka, tak?

    0
  • #9 26 Gru 2013 11:44
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Zmieniając D4 zmienisz napięcie wyjściowe, jest jednak ograniczenie, im wyższe napięcie po stronie wtórnej tym większe napięcie zaindukuje się po stronie pierwotnej, ograniczeniem jest wytrzymałość napięciowa tranzystora. O ile można podnieść? - trzeba by zobaczyć na oscyloskopie.

    Cytat:
    Jeden z narzekaczy powiedział dobrą rzecz. ten tranzystor występuje w dwóch wersjach wyprowadzeń jego emitera oraz bazy.

    Też dostałem ten raport, podejrzewałem że tak jest, dlatego zalecałem zmierzyć, dobrze że ktoś potwierdził.

    Do raportującego: interesujący pomysł żeby użyć mechanizmu raportów w ten pozytywny acz niekonwencjonalny sposób, tylko nie rozumiem celu, anonimowe PW? moderator musi to czytać (; choć to nie do niego, ani to raport.
    Jeśli chodzi o anonimowość człowiek który tak specyficznie odwraca szyk zdania, traktuje ludzi protekcjonalnie, a nawet grubiańsko i używa zwrotów niepopularnych w dzisiejszych czasach, musi wiedzieć że jest rozpoznawalny.
    Jeśli dobrze rozpoznałem, to nie rozumiem jednego, dlaczego się ukrywa? to nie w jego stylu.

    0
  • #10 27 Gru 2013 19:10
    MoherPower
    Poziom 8  

    Skoro również i tytuł posta został zmieniony z pytającego na wyjaśniający to pragnę dodać parę spraw tym wszystkim którzy tu zajrzą.

    ten link jest najważniejszy
    http://www.feryster.com.pl/polski/download.php?lang=pl

    znadziecie tam wspaniały (jak dla mnie) program służący do projektowania wlasnych zasilaczy/przetwornic impulsowych.

    po zainstalowaniu programu ściągnijcie biblioteki ferrystor-a. dzięki temu do swoich zasilaczy będziecie używać rdzenie ktore możecie łatwo kupić.

    jak działa program?
    w ogromnym skrócie...
    1) podajecie parametry zasilacza napięcie pierwotne , wtórne, wydajność prądową.
    2) wybieracie układy scalone na których ma być zbudowana taka przetwornica.

    klikacie OK.

    1) i dostajecie dokladny schemat wraz z wartościami elementów
    2) otrzymujecie parametry transformatora wraz z dokładną instrukcją jaki rdzeń wybrać, ile zwoi na pierwotnym, ile na wtórnym, jaki przekrój drutu i wiele innych informacji.

    3) dostajecie wygląd płytki drukowanej oraz program podpowiada też ktore połączenia (ścieżki płytki) powinny być np najkrótsze ze względów pracy przetwornicy

    4) lista materiałów wiec jedyne czego nie zrobi to nie pójdzie do sklepu.


    dla takiego 1 miesięcznego elektronika jak ja to prawdziwa bomba. można od razu stosować w swoich projektach bez obawy że zamienicie emiter z bazą:P

    Programik całkowicie za darmo.


    kilka fotek w załącznikach, przyklad dla przetwornicy 230v -> 3,3V 0,7A bo taka była mi potrzebna.

    Jeszcze raz dzięki Jarek_lnx!

    0