HYSTOU FMP06 Fanless Mini PC Celeron N3150 Quad Core
   /       /       /    Как устроен блок питания, часть 4


Как устроен блок питания, часть 4

Как я уже сказал, речь сегодня пойдет о силовом трансформаторе, а также об узле, именуемом Снаббер.
И если трансформатор наверное знает большинство, то снаббер в основном те, кто занимается блоками питания более плотно.
Весь узел на фото выделен красным, а снаббер я обвел зеленым.
Как устроен блок питания, часть 4

Также его можно увидеть в народном блоке питания. На фото я вычеркнул диод, не имеющий отношения к снабберу.
Как устроен блок питания, часть 4

И в моем самодельном блоке питания. Здесь его схема отличается и об этом я расскажу немного позже.
Как устроен блок питания, часть 4

Схема типового обратноходового блока питания думаю знакома многим, подобные схемы часто встречаются в моих обзорах.
Как устроен блок питания, часть 4

Выделим из нее ту часть, о которой я и буду рассказывать.
В нее входит снаббер, трансформатор, входной конденсатор и высоковольтный транзистор.
Как устроен блок питания, часть 4

Отсечем ту часть, которая не имеет отношения к теме разговора, останется совсем мало деталей, думаю что так будет проще для понимания процессов.
Как устроен блок питания, часть 4

Что же происходит в импульсном блоке питания во время работы.
Сначала открывается силовой ключ, через цепь выделенную красным, течет ток, энергия в это время запасается в магнитопроводе трансформатора.
Как устроен блок питания, часть 4

После закрытия ключа полярность на обмотках трансформатора меняется на противоположную и ток начинает течь в нагрузку.
Как устроен блок питания, часть 4

Но так как трансформатор и выходные цепи неидеальны, то на первичной обмотке возникает выброс напряжения, который начинает течь через снаббер.
Если вы посмотрите внимательно, то увидите, что начала обмоток помеченные точками, одинаково сориентированы по отношению к диодам D1 и D2, потому во время открытого состояния силового ключа эти цепи не работают.
Функция снаббера поглотить паразитный выброс, который возникает в первичной обмотке и тем самым защитить высоковольтный транзистор. У некоторых совсем дешевых блоках питания снаббера нет вообще, и это весьма вредно, так как снижает надежность.
Как устроен блок питания, часть 4

В типовом блоке питания данный участок схемы выглядит так. Номиналы подбираются в зависимости от индуктивности обмотки трансформатора, частоты работы и мощности блока питания. Я не буду рассказывать о методике расчета, это довольно долго, но скажу лишь что здесь не работает принцип - чем больше, тем лучше, цепь должна быть оптимальная для определенных условий.
Как устроен блок питания, часть 4

Некоторые наверное увидели диод в схеме снаббера и подумали - что-то знакомое.
Да, так и есть, ближайший аналог, это цепь защиты транзистора, который коммутирует питание обмотки реле. В данном случае он выполняет похожую функцию, не допускает выброса напряжения на транзисторе при выключении. Кстати если диод в этой схеме заменить стабилитроном, то работать должно лучше.
Как устроен блок питания, часть 4

Так как вариант с диодом неприменим в варианте с трансформатором, то последовательно с ним ставят либо резистор с конденсатором, либо супрессор, как на этой схеме.
Как устроен блок питания, часть 4

Еще одно новое слово - супрессор. Не пугайтесь, супрессор это по сути просто стабилитрон, но если у стабилитрона функция обеспечить стабильное напряжение, то у супрессора акцент сделан на импульсный ток и рассеиваемую мощность, стабильность напряжения в данном случае не так важна.
Выглядит он как обычный диод, при этом бывает двунаправленным, но тогда катод не маркируется. Наиолее распространенные супрессоры серий P6KE и 1.5KE. Первый имеет импульсную мощность 600 Ватт, второй 1500 Ватт. Существуют и более мощные, но нас они не интересуют.
Как устроен блок питания, часть 4

Я немного переверну схему так, чтобы было более понятно как работает эта схема. В подобных схемах чаще применяют супрессоры на напряжение в 200 Вольт, например P6KE200A.
Благодаря этому напряжение на обмотке трансформатора не может быть больше чем 200 Вольт. Напряжение на входном конденсаторе около 310 Вольт.
Получается что на транзисторе напряжение около 510 Вольт. На самом деле напряжение будет немного выше, так как детали неидеальны, а кроме того в сети может быть и более высокое напряжение.
Как устроен блок питания, часть 4

В даташитах к микросхемам серии ТОР часто была показана именно такая схема включения супрессора.
Такая схема имеет более жесткую характеристику ограничения, так как до 200 Вольт не ограничивает совсем, а потом старается обрезать все что выше 200 Вольт. Схема с конденсатором имеет немного другую характеристику ограничения, но на самом деле это не критично.
Как устроен блок питания, часть 4

Для уменьшения мощности, рассеиваемой на супрессоре, параллельно ему можно подключить конденсатор.
Как устроен блок питания, часть 4

Или вообще сделать гибрид из двух схем, где есть все элементы обоих вариантов, такое часто применяется в мощных обратноходовых блоках питания.
Как устроен блок питания, часть 4

Иногда применяется альтернативный вариант защиты транзистора, супрессор включенный параллельно ему. Такой вариант применяется довольно редко, чаще в блоках питания имеющих низкое входное напряжение.
Как устроен блок питания, часть 4

Например такое включение супрессора можно увидеть в РоЕ блоке питания, входное напряжение здесь не 310 Вольт постоянного тока, а всего до 70 Вольт.
Как устроен блок питания, часть 4

Теперь можно перейти к трансформатору.
Трансформатор состоит из магнитопровода и каркаса, иногда конструкция дополняется специальным скобами, которые фиксируют магнитопровод на каркасе.
Как устроен блок питания, часть 4

Чаще всего для них используются Ш-образные магнитопроводы. Если блок питания обратноходовый, каким является подавляющее большинство недорогих маломощных блоков питания, то между половинками магнитопровода должен быть зазор. Зазор делается либо между половинками, либо используется специальный магнитопровод, где центральный керн уже имеет зазор, а этом случае ширина зазора должна быть в два раза больше.
Как устроен блок питания, часть 4

Обычно в качестве материала магнитопровода используется феррит, у фирменных магнитопроводов может быть нанесена маркировка и по даташиту можно узнать его характеристики, у более дешевых магнитопроводом чаще маркировки нет.
Как устроен блок питания, часть 4

Вначале мотаются обмотки трансформатора, а затем на этот магнитопровод устанавливается каркас.
Как устроен блок питания, часть 4

Процесс намотки мелких трансформаторов довольно прост.
Сначала мотаем первичную обмотку.
Как устроен блок питания, часть 4

Затем вторичную, иногда в два и более проводов.
Как устроен блок питания, часть 4

Если есть третья обмотка, чаще всего это обмотка питания ШИМ контроллера, то мотаем и ее.
Как устроен блок питания, часть 4

В целях безопасности изолируем всю конструкцию.
Как устроен блок питания, часть 4

После этого берем подобранный магнитопровод, в данном случае здесь у одной половинки средний керн укорочен.
Как устроен блок питания, часть 4

Собираем всю конструкцию вместе. Магнитопровод чаще всего склеивается, но я обычно дополнительно фиксирую скотчем.
Как устроен блок питания, часть 4

В итоге получаем небольшой аккуратный трансформатор. На фото трансформатор мощностью около 25-30 Ватт.
Как устроен блок питания, часть 4

Этот трансформатор уже имеет мощность до 80-100 Ватт. Мотаются они подобным образом, но с некоторыми отличиями.
Как устроен блок питания, часть 4

У трансформаторов рассчитанных на низкое выходное напряжение и большой ток выходная обмотка может мотаться либо литцендратом, либо шиной.
Как устроен блок питания, часть 4

Величина выбора с первичной обмотке напрямую зависит от правильности намотки трансформатора и если для маломощных трансформаторов это не очень критично, то неправильная намотка мощного трансформатора может привести к печальным последствиям.
Обычно наматывают обмотки в три слоя (если используется три обмотки), первичная, вторичная и вспомогательная.
Но связь между обмотками можно сильно улучшить если вторичную обмотку разместить между двумя половинами первичной.
Как устроен блок питания, часть 4

Кроме того рекомендуется мотать провод не внавал, а виток к витку, равномерно заполняя всю площадь каркаса. Обмотки рассчитанные на ольшой ток мотать лучше несколькими тонкими проводами, а не одним толстым.

Проблемы, которые могут возникнуть в этом узле:
1. Межвитковое КЗ в случае выхода из строя высоковольтного транзистора.
2. Перегрев трансформатора, последующее резкое уменьшение его индуктивности и выход из строя транзистора инвертора
3. Пробой диода снаббера, крайне редко.
4. Частичный пробой супрессора, например супрессор на 200 Вольт превращается в супрессор на 100 Вольт, ничего не выгорает, но БП не работает.

Эту страницу нашли, когда искали:
стабилитрон для трансформатора зачем нужен, бп снаббер на супрессоре, блок питания 7 обмоток трансформатора, обратноходовый диоды на 200в, как переделать обратноходовый бп, snubber в схеме бп


Вас может заинтересовать

Зарядное устройство 12.6В 3А, или продолжение разговора на тему переделки батареи шуруповерта
Зарядное устройство 12.6В 3А, или продолжение разговора на тему переделки батареи шуруповерта
Из чего состоит импульсный блок питания часть 3
Из чего состоит импульсный блок питания часть 3
5 Вольт 7.2 Ампера и 36 Ватт или небольшой рассказ о том, как выбрать правильный блок питания.
5 Вольт 7.2 Ампера и 36 Ватт или небольшой рассказ о том, как выбрать правильный блок питания.
24 Вольта 100 Ватт блок питания с неплохим результатом
24 Вольта 100 Ватт блок питания с неплохим результатом

DSO138 Цифровой Осциллограф

Комментарии: 4

  1. Миша
    0
    Здравствуйте, объясните пожалуйста зачем нужен зазор между половинками магнитопровода?
    5 августа 2017 19:59
    ЦитироватьОтветить
    1. В схемотехнике флайбек зазор необходим для исключения насыщения магнитопровода.
      В случае насыщения у Вас просто выгорит ключевой транзистор.

      6 августа 2017 03:50
      ЦитироватьОтветить
  2. Миша
    0
    насыщение это когда пропадает индуктивная составляющая, то есть у нас пропадает сопротивление катушки, ток начинает расти, но ведь у нас стоят резисторы шунты под транзистором, и по идее не должны сгореть транзисторы. или я где то упустил слона?

    и ещё вопрос, зачем придумали прямоходы и обратноходы? ведь можно (или нельзя?) повесить диодный мост на вторичку, и тянуть ток с транса и во время прямого хода, и во время обратного
    8 августа 2017 18:51
    ЦитироватьОтветить
    1. Все правильно Вы говорите, защита по току и прочее, вот только практика показывает, что в таком случае она не помогает, увы :(

      Если БП двухтактный, то можно тянуть и во время прямого хода и во время обратного, в однотактных немного сложнее.
      Обратноход лучше работает в большом диапазоне входного напряжения, но плохо на больших мощностях, прямоход наоборот.
      9 августа 2017 20:54
      ЦитироватьОтветить

Добавить комментарий

Ваше имя:
Ваш e-mail:

Текст комментария:
Секретный код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив