Często podczas konstruowania różnych urządzeń powstaje potrzeba zwiększenia napięcia zasilania. O ile przy zasilaniu sieciowym możemy sobie łatwo poradzić dobierając odpowiednio transformator zasilający lub zmieniając konfigurację uzwojeń już posiadanego to w przypadku zasilania prądem stałym konieczna jest przetwornica. Wybór przetwornic dostępnych na rynku jest dość szeroki zarówno pod względem mocy jak i napięcia/prądu pracy. Jedną z ciekawych przetwornic jest prezentowana w artykule SZ-BK07 o deklarowanej mocy 1200W. Sama przetwornica jest bardzo kompaktowych rozmiarów jak na deklarowaną moc, zewnętrzne wymiary są widoczne na poniższym zdjęciu a wysokość całkowita to ~48mm;
Według sprzedawcy przetwornica posiada następujące parametry;
• Napięcie wejściowe 8÷60V
• Prąd wejściowy max 20A
• Napięcie wyjściowe 12÷80V (płynnie regulowane)
• Prąd wyjściowy max 20A (powyżej 15A zalecane dodanie wentylatora chłodzącego)
• Prąd spoczynkowy (bez obciążenia) 15mA dla Vin 12V
• Regulacja ograniczenia prądowego (CC) 0,5÷20A
• Możliwość połączenia równoległego dwóch przetwornic w celu zwiększenia mocy
• Temperatura pracy -40÷+80°C
• Częstotliwość pracy 150kHz
• Sprawność do 95%
Zanim zacząłem badać konstrukcję przetwornicy postanowiłem ją podłączyć i co nieco pomierzyć, nie posiadając odpowiedniego obciążenia użyłem w tej roli silnika szeregowego pochodzącego z jakiejś pralki automatycznej. Źródłem zasilania był zasilacz warsztatowy DPS-305BM.
Ze względu na wydajność prądową wynoszącą maksymalnie 5A nie udało mi się uzyskać napięcia wyjściowego większego niż 80V z przetwornicy;
Powyższe osiągi dla zasilania 15V i prawie 5A;
Policzmy zatem sprawność;
Pin=IxU=4.93Ax15V=73,95W
Pout=IxU=0,82Ax80,3V=65,846W
η=Pout/Pin=65,846W/73,95W= ~89%
Nie jest źle
Po zwiększeniu napięcia zasilającego do 30V a zarazem spadku pobieranego prądu (co zrozumiałe) udało się podnieść napięcie wyjściowe do blisko 91V;
Pobór prądu z zasilacza wynosił około 2,4A;
Policzmy zatem sprawność (po ustabilizowaniu obrotów silnika prąd spadł do 0,7A);
Pin=IxU=2,41Ax30V=72,3W
Pout=IxU=0,7Ax90,9V=63,63W
η=Pout/Pin=63,63W/72,3W= ~88%
Również nie jest źle choć nieco odbiega od deklarowanych 95%. Przyjrzyjmy się zatem budowie przetwornicy;
Oraz zbliżenie na ukruszony dławik (w takim stanie przetwornica do mnie dotarła);
Elementami regulacyjnymi są;
• RV1 - regulacja zabezpieczenia UVLO (zabezpieczenie podnapięciowe)
• RV2 - CC A-ADJ, regulacja ograniczenia prądowego
• RV3 - CV V-ADJ, regulacja napięcia wyjściowego
Sygnalizację pełnią diody;
• UVLO zadziałanie zabezpieczenia UVLO
• OCP zadziałanie zabezpieczenia prądowego
• LED3 sygnalizacja napięcia wyjściowego
Dwa układy w obudowie SO-8 to podwójny wzmacniacz operacyjny LM358 którego ze względu na popularność raczej przedstawiać nie trzeba oraz XL7005A firmy XLSEMI który jest prawie kompletną przetwornicą step-down mogącą pracować z napięciem wejściowym do około 80V;
Oraz schemat blokowy wraz z typową aplikacją;
Kontrolerem/sterownikiem głównej przetwornicy jest chyba jeden z najbardziej uniwersalnych sterowników impulsowych czyli TL494;
Jego maksymalne napięcie zasilania to około 40V a LM358 około 30V, tłumaczy to zastosowanie XL7005A jako zasilacza dla sterowania;
Wejście napięcia zasilającego zabezpieczają dwa równolegle połączone bezpieczniki płytkowe 15A/32V (samochodowe mini), filtrację zasilania zapewnia bateria kondensatorów elektrolitycznych (4szt) 470µF/63V 105°C a rolę filtra wyjściowego pełnią trzy kondensatory 470µF/100V również 105°C. Po odkręceniu radiatora sprawdziłem czym TL494 steruje;
Centralnym elementem jest tranzystor IRFP4110;
O następujących parametrach;
"Sąsiadkami" IRF'a są dwie duodiody MBR 20100CT;
Tuż przy wejściu przetwornicy jest umieszczony jeszcze jeden tranzystor NCE 80H15;
Niestety jego funkcja jest mi nieznana choć podejrzewam że pełni rolę zabezpieczenia przed odwróceniem polaryzacji zasilania. Danych technicznych nie udało mi się odnaleźć nawet na stronie producenta a wszystko wskazuje że jest to N-MOSFET wykonany w technologii Trench o prądzie Id=150A i Uds=80V. Konfiguracja układowa jest typowa dla przetwornic boost;
W roli drivera bramki IRFP4110 zastosowano tzw układ Totem-pole;
Jako tranzystory zostały tu użyte 2SB772 oraz 2SD882 w obudowach SOT89 znacznie poprawia to wysterowanie IRF'a i zmniejsza straty mocy na nim. Widoczne złącze JST pozwala na podłączenie wentylatora chłodzącego. Same zaciski przyłączeniowe rozwiązano trochę nietypowo, wyjściowe są solidniejsze od wejściowych a te ostatnie są zdublowane. Moim zdaniem powinno być raczej odwrotnie gdyż po stronie zasilania będzie zawsze płynął wyższy prąd niż na wyjściu i tu potrzebne solidniejsze zaciski. Wróćmy jeszcze do zastosowanych bezpieczników, są to typowe samochodowe bezpieczniki mini które mają maksymalne napięcie pracy 32V. Co się stanie gdy zadziałają przy zasilaniu 60V (maksymalne Uwe)? Stosunkowo wysoki prąd + 60V = ładny łuk elektryczny i ewentualny pożar, wszak mamy tu moc niewielkiej spawarki! Lepszym rozwiązaniem byłoby użycie bezpiecznika 10x38mm 30A DC (takie jak stosuje się w fotowoltaice) lub podobnego. Ogranicznik prądowy co prawda działa jednak mam wrażenie że w dość chaotyczny sposób w porównaniu do tej przetwornicy lub modułu z XL4016. Po kilkunastominutowej pracy ze wspomnianym silnikiem radiator był zimny a wyczuwalnie ciepłe zrobiły się kondensatory wejściowe oraz dławik. Jakie zastosowanie byście znaleźli dla takiej przetwornicy?
Według sprzedawcy przetwornica posiada następujące parametry;
• Napięcie wejściowe 8÷60V
• Prąd wejściowy max 20A
• Napięcie wyjściowe 12÷80V (płynnie regulowane)
• Prąd wyjściowy max 20A (powyżej 15A zalecane dodanie wentylatora chłodzącego)
• Prąd spoczynkowy (bez obciążenia) 15mA dla Vin 12V
• Regulacja ograniczenia prądowego (CC) 0,5÷20A
• Możliwość połączenia równoległego dwóch przetwornic w celu zwiększenia mocy
• Temperatura pracy -40÷+80°C
• Częstotliwość pracy 150kHz
• Sprawność do 95%
Zanim zacząłem badać konstrukcję przetwornicy postanowiłem ją podłączyć i co nieco pomierzyć, nie posiadając odpowiedniego obciążenia użyłem w tej roli silnika szeregowego pochodzącego z jakiejś pralki automatycznej. Źródłem zasilania był zasilacz warsztatowy DPS-305BM.
Ze względu na wydajność prądową wynoszącą maksymalnie 5A nie udało mi się uzyskać napięcia wyjściowego większego niż 80V z przetwornicy;
Powyższe osiągi dla zasilania 15V i prawie 5A;
Policzmy zatem sprawność;
Pin=IxU=4.93Ax15V=73,95W
Pout=IxU=0,82Ax80,3V=65,846W
η=Pout/Pin=65,846W/73,95W= ~89%
Nie jest źle
Pobór prądu z zasilacza wynosił około 2,4A;
Policzmy zatem sprawność (po ustabilizowaniu obrotów silnika prąd spadł do 0,7A);
Pin=IxU=2,41Ax30V=72,3W
Pout=IxU=0,7Ax90,9V=63,63W
η=Pout/Pin=63,63W/72,3W= ~88%
Również nie jest źle choć nieco odbiega od deklarowanych 95%. Przyjrzyjmy się zatem budowie przetwornicy;
Oraz zbliżenie na ukruszony dławik (w takim stanie przetwornica do mnie dotarła);
Elementami regulacyjnymi są;
• RV1 - regulacja zabezpieczenia UVLO (zabezpieczenie podnapięciowe)
• RV2 - CC A-ADJ, regulacja ograniczenia prądowego
• RV3 - CV V-ADJ, regulacja napięcia wyjściowego
Sygnalizację pełnią diody;
• UVLO zadziałanie zabezpieczenia UVLO
• OCP zadziałanie zabezpieczenia prądowego
• LED3 sygnalizacja napięcia wyjściowego
Dwa układy w obudowie SO-8 to podwójny wzmacniacz operacyjny LM358 którego ze względu na popularność raczej przedstawiać nie trzeba oraz XL7005A firmy XLSEMI który jest prawie kompletną przetwornicą step-down mogącą pracować z napięciem wejściowym do około 80V;
Oraz schemat blokowy wraz z typową aplikacją;
Kontrolerem/sterownikiem głównej przetwornicy jest chyba jeden z najbardziej uniwersalnych sterowników impulsowych czyli TL494;
Jego maksymalne napięcie zasilania to około 40V a LM358 około 30V, tłumaczy to zastosowanie XL7005A jako zasilacza dla sterowania;
Wejście napięcia zasilającego zabezpieczają dwa równolegle połączone bezpieczniki płytkowe 15A/32V (samochodowe mini), filtrację zasilania zapewnia bateria kondensatorów elektrolitycznych (4szt) 470µF/63V 105°C a rolę filtra wyjściowego pełnią trzy kondensatory 470µF/100V również 105°C. Po odkręceniu radiatora sprawdziłem czym TL494 steruje;
Centralnym elementem jest tranzystor IRFP4110;
O następujących parametrach;
"Sąsiadkami" IRF'a są dwie duodiody MBR 20100CT;
Tuż przy wejściu przetwornicy jest umieszczony jeszcze jeden tranzystor NCE 80H15;
Niestety jego funkcja jest mi nieznana choć podejrzewam że pełni rolę zabezpieczenia przed odwróceniem polaryzacji zasilania. Danych technicznych nie udało mi się odnaleźć nawet na stronie producenta a wszystko wskazuje że jest to N-MOSFET wykonany w technologii Trench o prądzie Id=150A i Uds=80V. Konfiguracja układowa jest typowa dla przetwornic boost;
W roli drivera bramki IRFP4110 zastosowano tzw układ Totem-pole;
Jako tranzystory zostały tu użyte 2SB772 oraz 2SD882 w obudowach SOT89 znacznie poprawia to wysterowanie IRF'a i zmniejsza straty mocy na nim. Widoczne złącze JST pozwala na podłączenie wentylatora chłodzącego. Same zaciski przyłączeniowe rozwiązano trochę nietypowo, wyjściowe są solidniejsze od wejściowych a te ostatnie są zdublowane. Moim zdaniem powinno być raczej odwrotnie gdyż po stronie zasilania będzie zawsze płynął wyższy prąd niż na wyjściu i tu potrzebne solidniejsze zaciski. Wróćmy jeszcze do zastosowanych bezpieczników, są to typowe samochodowe bezpieczniki mini które mają maksymalne napięcie pracy 32V. Co się stanie gdy zadziałają przy zasilaniu 60V (maksymalne Uwe)? Stosunkowo wysoki prąd + 60V = ładny łuk elektryczny i ewentualny pożar, wszak mamy tu moc niewielkiej spawarki! Lepszym rozwiązaniem byłoby użycie bezpiecznika 10x38mm 30A DC (takie jak stosuje się w fotowoltaice) lub podobnego. Ogranicznik prądowy co prawda działa jednak mam wrażenie że w dość chaotyczny sposób w porównaniu do tej przetwornicy lub modułu z XL4016. Po kilkunastominutowej pracy ze wspomnianym silnikiem radiator był zimny a wyczuwalnie ciepłe zrobiły się kondensatory wejściowe oraz dławik. Jakie zastosowanie byście znaleźli dla takiej przetwornicy?
Fajne? Ranking DIY
