Circuito SMPS 0-100V 50 Amp ajustável

A fonte de alimentação de comutação ajustável de alta potência é perfeita para o trabalho de laboratório. A topologia usada para projetar o sistema é a topologia de comutação - ponte semi-controlada.

Escrito e enviado por: Dhrubajyoti Biswas

Usando IC UC3845 como o controlador principal

A fonte de comutação é alimentada com transmissores IGBT e é posteriormente controlada pelo circuito UC3845.
A tensão da rede elétrica passa direto pelo filtro EMC, que é verificado e filtrado no capacitor C4.

Como a capacidade é alta (50 amperes), a entrada no circuito limitador com chave Re1 e também em R2.

A bobina do relé e o ventilador, retirados da fonte de alimentação AT ou ATX, são alimentados por 12V. A alimentação é obtida através do resistor da fonte auxiliar de 17V.

É ideal selecionar R1 de forma que a tensão no ventilador e na bobina do relé se limite a 12V. A alimentação auxiliar, por outro lado, usa o circuito TNY267 e o R27 facilita a proteção contra subtensão da alimentação auxiliar.

A energia não ligará se a corrente for inferior a 230V. O circuito de controle UC3845 resulta em 47% do ciclo de trabalho (máx.) Com a frequência de saída de 50 kHz.

O circuito é ainda alimentado com a ajuda do diodo zener, que na verdade ajuda a reduzir a tensão de alimentação e até mesmo ajuda a mudar o limite de UVLO de 7,9 V inferior e 8,5 V superior para 13,5 V e 14,1 V, respectivamente.

A fonte inicia a alimentação e começa a funcionar em 14,1V. Nunca fica abaixo de 13,5 V e ainda ajuda a proteger o IGBT da dessaturação. No entanto, o limite original do UC3845 deve ser definido o mais baixo possível.

Os controles do circuito MOSFET T2, que ajudam a fazer o transformador Tr2 funcionar, oferecem acionamento flutuante e isolamento galvânico para o IGBT superior.

É através dos circuitos de formação de T3 e T4 que ajuda a conduzir T5 e T6 de IGBT e a chave retifica ainda mais a tensão de linha para o transformador de potência Tr1.

À medida que a saída é retificada e atinge uma média, ela é suavizada pela bobina L1 e pelos capacitores C17. A realimentação de tensão é ainda conectada da saída ao pino 2 e IO1.

Além disso, você também pode definir a tensão de saída da fonte de alimentação com o potenciômetro P1. Não há necessidade de isolamento galvânico de feedback.

É porque o circuito de controle deste SMPS ajustável está conectado ao SMPS secundário e não deixa nenhuma conexão com a rede. A realimentação de corrente é passada através do transformador de corrente TR3 diretamente para os 3 pinos IO1 e o limite de proteção de sobrecorrente pode ser definido usando P2.

A fonte de entrada de 12 V pode ser adquirida de uma fonte de alimentação ATX

O Esquemático do Estágio do Controlador

O estágio de comutação IGBT

+ U1 e -U1 podem ser derivados da entrada de 220 V da rede elétrica após a retificação e filtração adequadas

Usando o dissipador de calor para os semicondutores

Além disso, lembre-se de colocar os diodos D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', transistores T5 e T6 no dissipador de calor junto com a ponte. Deve-se tomar cuidado para colocar os snubbers R22 + D8 + C14, os capacitores C15 e os diodos D7 próximos ao IGBT. O LED1 sinaliza o funcionamento da alimentação e o LED2 sinaliza o erro ou o modo atual.

O LED acende quando a fonte para de funcionar no modo de tensão. Quando em modo de tensão, o IO1 pino 1 é definido como 2,5 V, senão geralmente tem 6 V. A luz LED é uma opção e você pode excluí-la durante a confecção.

Como fazer o transformador indutor

Indutância: Para o transformador de potência TR1, a relação de transformação é em torno de 3: 2 e 4: 3 no primário e no secundário. Também existe um espaço de ar no núcleo de ferrite que tem a forma EE.

Se você está procurando enrolar sozinho, use um núcleo, pois se trata de um inversor que deve medir em torno de 6,4 cm2.

O primário é de 20 voltas com 20 fios com cada diâmetro medindo 0,5 mm a 0,6 mm. O secundário de 14 voltas com 28 diâmetros também é da mesma medida que o primário. Além disso, também é possível criar enrolamentos de tiras de cobre.

É importante notar que a aplicação de um único fio grosso não é uma ideia possível devido ao efeito de pele.

Agora, como o enrolamento não é necessário, você pode enrolar o primário primeiro seguido pelo secundário. O transformador de acionamento de portão direto Tr2 possui três enrolamentos com 16 voltas cada.

É usando três fios de campainha isolados e trançados que todos os enrolamentos devem ser enrolados de uma vez, deixando qualquer espaço de ar na ferida do núcleo de ferrite.

Em seguida, pegue a fonte de alimentação principal da unidade de alimentação AT ou ATX de um computador com a seção central de cerca de 80 a 120 mm2. O atual transformador Tr3 é de 1 a 68 giros no anel de ferrite e o número de espiras ou tamanho não é crítico aqui.

No entanto, o processo de orientação do enrolamento dos transformadores deve ser seguido. Além disso, você precisa usar o filtro EMI de dupla obstrução.

A bobina de saída L1 tem dois indutores paralelos de 54uH em anéis de pó de ferro. A indutância total é finalmente 27uH e as bobinas são enroladas por dois fios de cobre magnético de 1,7 mm de diâmetro, o que torna a seção transversal L1 total de aprox. 9 mm2.

A bobina de saída L1 está ligada a um ramo negativo que não resulta em tensão de RF no cátodo do diodo. Isso facilita a montagem do mesmo no dissipador de calor sem nenhum isolamento.

Selecionando as especificações do IGBT

A potência máxima de entrada da fonte de alimentação comutada é de cerca de 2600 W e a eficiência resultante está acima de 90%. Na troca de fonte de alimentação, você pode usar o tipo de IGBT STGW30NC60W ou também pode usar outras variantes como STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W ou IRG4PC40W.

Você também pode usar um diodo de saída rápida com classificação de corrente adequada. No pior cenário, o diodo superior obtém uma corrente média de 20A enquanto o diodo inferior em situação semelhante obtém 40A. Portanto, é melhor usar a meia-corrente do diodo superior do que o inferior.

Para o diodo superior, você pode usar HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A ou dois DSEI30-06A e HFA25PB60. Para diodos inferiores ou inferiores, você pode usar dois HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A e mais quatro DSEI30-06A e HFA25PB60.

É importante que o diodo do dissipador de calor perca 60W (aprox.) E a perda no IGBT possa chegar a 50W. No entanto, é muito difícil determinar a perda de D7, uma vez que depende da propriedade Tr1.

Além disso, a perda da ponte pode chegar a 25W. A chave S1 permite o desligamento no modo de espera principalmente porque a troca frequente da rede elétrica pode não ser adequada, especificamente quando usada para laboratório. No estado de espera, o consumo é em torno de 1W e S1 pode ser pulado.

Se você está procurando construir uma fonte de alimentação de tensão fixa, também é viável, mas para o mesmo é melhor aplicar a relação do transformador de Tr1 para eficiência máxima, por exemplo, no uso primário 20 espiras e no uso secundário 1 espira para 3,5 V - 4 V.