Heute gehen wir einen Schritt weiter ElektronikWir werden nämlich einen Synchrongleichrichter zusammenbauen. Das Gerät ist nicht neu, aber noch nicht sehr beliebt.
Der Autor dieses hausgemachten Produkts ist Roman (Autor des YouTube-Kanals "Open Frime TV").
Wie Sie wissen, ist der Ausgang in jedem Netzteil eine Gleichrichterdiode. In letzter Zeit sind Schottky-Dioden weit verbreitet, da sie einen geringeren Spannungsabfall aufweisen und daher weniger heizen. Aber es gibt immer noch Heizung und bei hohen Leistungen ist es beeindruckend.
Wenn Sie eine ultraschnelle Diode einsetzen, ist die Situation noch schlimmer, da der Spannungsabfall größer ist und von hier aus eines der wichtigsten Probleme auftritt - dies sind Heizkörper.
Auf eine gute Weise können Sie die hohe Seite und die niedrige Seite eines Kühlers nicht einstellen, da ein Ausfall auftreten kann und Hochspannung ausgegeben wird. Sie müssen also die heiße und die kalte Seite bei verschiedenen Heizkörpern trennen. Aber nicht jeder hat die richtige Menge an Heizkörpern, um alles zu kühlen. Und bei hohen Kapazitäten kann man nicht auf Zwangskühlung verzichten.
Kluge Köpfe begannen, über dieses Problem nachzudenken und fanden einen einfachen Ausweg - Feldeffekttransistoren anstelle von Dioden zu verwenden.
Ihr offener Kanalwiderstand ist sehr gering und daher erzeugt der durch sie fließende Strom weniger Wärme. Auf den ersten Blick ist alles einfach, aber nein. Für einen korrekten Betrieb benötigen Transistoren eine ordnungsgemäße Steuerung. Hier arbeiteten auch kluge Köpfe und schufen Mikroschaltungen zur Steuerung von Transistoren in einem Synchrongleichrichter.
Wir müssen nur die Schaltung zusammenbauen und herausfinden, wie es funktioniert. Das Schema selbst liegt vor Ihnen:
Wie Sie sehen, gibt es hier überhaupt nichts. Der Gleichrichterchip befindet sich nur im smd-Paket.
Daraus ergibt sich, dass das Steuerungsschema nicht viel Platz beansprucht und die Effizienz erheblich zunimmt. Versuchen wir also herauszufinden, wie es funktioniert. Das erste, was auffällt, ist, dass der Mittelpunkt ein Plus und die Seitenpunkte ein Minus sind.
Das liegt daran, dass Transistoren in die entgegengesetzte Richtung eingeschaltet werden.
Der Gleichrichter funktioniert folgendermaßen: Zum Beispiel haben wir während des ersten Impulses solche Vorzeichen an den Wicklungen.
Dieser Chip überwacht und öffnet den unteren Transistor.
Zu diesem Zeitpunkt fließt Strom entlang dieser Schaltung:
Darauf folgt ein zweiter Impuls.
Jetzt öffnet der obere Transistor und leitet Strom an die Last weiter.
Erfahrene Elektronikingenieure werden sich sofort an die interne Diode im Transistor erinnern. Wenn Sie jedoch die Spannungszeichen erneut betrachten, wird klar, warum der Transistor in die entgegengesetzte Richtung eingeschaltet ist.
Während ein Transistor offen ist, wird der zweite von einer hohen Spannung getragen und die Diode kann a priori keinen Strom durchlassen.
Jede Aktion hat jedoch Konsequenzen. In unserem Fall äußert sich dies darin, dass zwei Spannungsamplituden an den Transistor angelegt werden. Wie Sie verstehen, ist es schlecht. In der realen Berechnung erfahren wir mehr darüber.
Nun zu den übrigen Elementen der Schaltung. Eine Zenerdiode wird benötigt, um die Stromversorgung der Mikroschaltung zu begrenzen, da sie 20 V nicht überschreiten sollte.
Der Kondensator glättet die Versorgungsspannung des Chips.
Der zur Erde gehende Widerstand kann im Bereich von 25 bis 150 kOhm gewählt werden, er beeinflusst die Geschwindigkeit der Öffnung des Transistors. Der Autor hat einen 30 kOhm Widerstand gewählt, was ausreicht.
Auch der Gate-Widerstand beeinflusst die Öffnungsgeschwindigkeit, seine Nennleistung kann zwischen 10 und 30 Ohm liegen, Sie können den Grenzwert weiter erweitern, dies liegt bei Ihnen.
Um die Funktionsfähigkeit dieser Schaltung zu testen, musste ich ein Siegel zeichnen. Dies ist eine reine Synchrongleichrichterplatine. Sie können die Schaltung und das Siegel herunterladen HIER.
Es kann in jedes Halbbrücken-Netzteil eingebaut werden und die Überhitzung des Ausgangsteils vergessen. Wie Sie sehen, erwies sich das Siegel als kompakt. Die Breite der Stromspuren ist gering, aber wie bereits erwähnt, ist dies das Layout.
Wenn die Platine geätzt wurde, löten Sie sie. Schwierigkeiten können nur mit der Mikroschaltung auftreten, aber wenn Sie es versuchen, wird alles klappen. Als Ergebnis erhalten wir ein so schönes Gerät:
Lassen Sie uns nun genauer über die Berechnung sprechen. Da dies eine Testversion des Autors ist und er nicht mit einem Hauptteil ausgestattet ist, werden wir einen externen Transformator aus einem alten Projekt verwenden, um es zu starten. Der Hauptteil hier ist IR2153. Der Ausgang sollte ca. 24V empfangen.
Die Berechnungen dieses Blocks vor Ihnen:
Wir interessieren uns für einen Parameter wie den Amplitudenwert der Sekundärspannung, wir haben 28V. Und jetzt multiplizieren wir diesen Wert mit 2, warum, wie oben erwähnt. Und für die empfangene Spannung müssen wir einen Transistor wählen. Wir gehen in den Katalog der Transistoren des Funkmarktes und beginnen zu schauen, was verfügbar ist.
Und hier tauchen die Minuspunkte des Synchrongleichrichters auf, sie erscheinen im Verhältnis von Preis, Transistorspannung und offenem Kanalwiderstand.
Wie Sie sehen können, ist der Widerstand dieses Transistors ziemlich hoch, je höher die Spannung, desto größer der Widerstand. Wenn der Widerstand niedrig ist. Aber dann wird jeder entscheiden, ob er einen solchen Gleichrichter braucht oder nicht.
Um einen Transistor optimal auswählen zu können, müssen wir verstehen, wie viel Leistung er verbraucht. Das Gesetz von Oma Ohm wird uns dabei helfen.
Wählen Sie den Transistor mit doppelter Amplitude. Das Preis-Leistungs-Verhältnis des Kanals fiel auf 75nf75.
Nach der Berechnung eines Stroms von 10 A erhalten wir eine Leistung von 1,1 W. Vergleichen Sie nun den Synchrongleichrichter mit einer Schottky-Diode. Mit den gleichen 10A erhalten wir 4W. Das Ergebnis ist offensichtlich.
Im Allgemeinen hat ein solcher Gleichrichter folgende Bedeutung: Bei niedrigen Spannungen ist er um ein Vielfaches besser als eine Diode, aber mit zunehmender Spannung wird das Bild bereits nicht so schön.
Der Preis für Komponenten ist hoch und der Wirkungsgrad um einige Prozent höher. Mal sehen, wie das Gerät funktioniert. Wir verbinden den Sekundärkreis mit Drähten direkt mit der Platine und beobachten die Ausgangsspannung, sie beträgt ca. 24V, was der zuvor berechneten entspricht.
Dies bedeutet, dass die Karte normal funktioniert. Es ist nicht ratsam, einen Heiztest durchzuführen, da der Fahrer schwach ist. Jetzt überprüfen wir nur noch die Leistung.
Um die Arbeit zu demonstrieren, können wir nun die Oszilloskopsonde auf das Gate des Transistors stellen und sehen, wie es sich öffnet.
Wie Sie sehen können, ist die Dynamik etwas überfordert. Dies bedeutet, dass der Heizung Schaltverluste hinzugefügt werden, die jedoch nicht so bedeutend sind.
Ja, und dennoch können Sie während des Baus dieses Gleichrichters leicht auf den Rechen treten. Sie erscheinen in Form von nicht originalen Transistoren, bei denen der Widerstand des offenen Kanals im Datenblatt viel genauer angegeben ist. Dies ist jetzt ein sehr relevantes Thema.
Nun, dies ist die Zeit zu enden. Danke für die Aufmerksamkeit. Bis bald!