Idag tar vi ett steg ett steg högre i elektronik, nämligen, vi kommer att montera en synkron likriktare. Enheten är inte ny, men ännu inte så populär.
Författaren till den här hemlagade produkten är Roman (författare till YouTube-kanalen "Open Frime TV").
Som du vet är utgången en likriktande diode i vilken strömförsörjning som helst. Nyligen används Schottky-dioder ofta eftersom de har ett lägre spänningsfall och därför värmer de mindre. Men det finns fortfarande uppvärmning, och vid höga krafter är det imponerande.
Om du sätter en ultrasnabb diod är situationen ännu värre eftersom spänningsfallet är större och härifrån uppstår ett av de viktigaste problemen - det här är radiatorer.
På ett bra sätt kan du inte ställa in högsidan och lågsidan på en kylare, eftersom det kan uppstå en nedbrytning och högspänning kommer till utgången. Så du måste separera den varma och kalla sidan på olika radiatorer. Men inte alla har rätt mängd radiatorer för att kyla allt. Och med hög kapacitet kan man inte göra utan tvingad kylning.
Smarta människor började tänka på detta problem och fann en enkel väg ut - att använda fälteffekttransistorer istället för dioder.
Deras öppna kanalmotstånd är mycket liten och därför kommer strömmen som flyter genom dem att producera mindre värme. Vid första anblicken är allt enkelt, men nej. För korrekt drift behöver transistorer korrekt kontroll. Här arbetade smarta människor också och skapade mikrokretsar för att kontrollera transistorer i en synkron likriktare.
Vi måste bara montera kretsen och ta reda på hur den fungerar. Själva schemat ligger framför dig:
Som ni ser finns det ingenting alls här. Likrätchipet finns bara i smd-paketet.
Av detta visar det sig att kontrollsystemet inte tar mycket utrymme och effektiviteten kommer att öka avsevärt. Så låt oss försöka ta reda på hur det fungerar. Det första som fångar ditt öga är att mittpunkten kommer att vara ett plus och sidopunkterna blir ett minus.
Det beror på att transistorer slår på i motsatt riktning.
Likriktaren fungerar på detta sätt: till exempel under den första pulsen har vi sådana tecken på lindningarna.
Detta chip övervakar och öppnar den nedre transistorn.
Ström flödar för närvarande längs denna krets:
Detta följs av en andra impuls.
Nu öppnar den övre transistorn och överför strömmen till lasten.
Erfaren elektronikingenjörer kommer omedelbart att komma ihåg den inre dioden i transistorn, men om du tittar på spänningsskyltarna igen blir det klart varför transistorn slås på i motsatt riktning.
Medan en transistor är öppen, stöds den andra av en högspänning och dioden a priori kan inte passera ström.
Men varje handling har konsekvenser, i vårt fall manifesteras detta i det faktum att två spänningsamplituder appliceras på transistorn. Som ni förstår är det dåligt. Vi lär oss mer om detta i verklig beräkning.
Nu när det gäller de återstående elementen i kretsen. En zenerdiod krävs för att begränsa strömförsörjningen till mikrokretsen, eftersom den inte bör överstiga 20V.
Kondensatorn jämnar ut spänningen på chipet.
Motståndet som går till marken kan väljas i intervallet 25 till 150 kOhm, det påverkar hastigheten för att öppna transistorn. Författaren valde en 30 kOhm motstånd, vilket är tillräckligt.
Dessutom påverkar grindmotståndet öppningshastigheten, dess betyg kan vara från 10 till 30 ohm, du kan utöka gränsen mer, detta är upp till dig.
För att testa den här kretsens användbarhet var jag tvungen att rita en skyltning. Detta är ett rent synkront likriktarkort. Du kan ladda ner kretsen och signet HÄR.
Den kan byggas in i varje halvbronströmförsörjning och glömma överhettning av utgångsdelen. Som du kan se visade sig signalen vara kompakt. Bredden på kraftspåren är liten, men som tidigare nämnts är detta layouten.
När kartongen har etsats, löd den. Svårigheter kan uppstå endast med mikrokretsen, men om du försöker kommer allt att fungera. Som ett resultat får vi en så vacker enhet:
Låt oss nu prata mer om beräkningen. Eftersom detta är en provversion av författaren, och han inte är utrustad med en masterdel, kommer vi att använda en extern transformator från ett gammalt projekt för att starta den. Huvuddelen här är IR2153. Utgången bör ha cirka 24V.
Beräkningarna av detta block framför dig:
Vi är intresserade av en sådan parameter som amplitudvärdet för sekundärspänningen, vi har 28V. Och nu multiplicerar vi detta värde med 2, varför, som nämnts ovan. Och på den mottagna spänningen måste vi välja en transistor. Vi går in i katalogen över transistorer på radiomarknaden och börjar titta på vad som är tillgängligt.
Och här kommer minuserna för en synkron likriktare upp, de visas i förhållandet mellan pris, transistorspänning och öppen kanalmotstånd.
Som ni ser, ju högre spänning, desto större motstånd, och om motståndet är lågt, då är priset för denna transistor ganska högt. Men då kommer alla att bestämma om han behöver en sådan likriktare eller inte.
För att optimalt välja en transistor måste vi förstå hur mycket kraft den kommer att spridas. Mormor Ohms lag kommer att hjälpa oss med detta.
Välj transistorn i dubbel amplitud. Pris-mot-motståndsförhållandet för kanalen, valet föll på 75nf75.
Efter beräkning av en ström på 10A får vi en effekt på 1,1W. Jämför nu den synkrona likriktaren med en schottky diod. Med samma 10A får vi 4W. Resultatet är uppenbart.
I allmänhet är innebörden av en sådan likriktare enligt följande, vid låga spänningar är den flera gånger bättre än en diod, men med en ökning i spänning blir bilden redan inte så vacker.
Priset på komponenter är högt och effektiviteten är ett par procent högre. Låt oss se hur enheten fungerar. Vi ansluter sekundärkretsen med ledningar direkt till kortet och tittar på utgångsspänningen, det är ungefär 24V, vilket motsvarar det tidigare beräknade.
Detta innebär att styrelsen fungerar normalt. Det rekommenderas inte att utföra ett värmetest eftersom föraren är svag. Nu kontrollerar vi bara prestanda.
För att demonstrera arbetet kan vi nu stå oscilloskopproben på transistorns grind och se hur den öppnas.
Som ni ser är momentumet lite överväldigad. Detta innebär att omkopplingsförluster läggs till uppvärmningen, men de är inte så betydelsefulla.
Ja, och ändå, under konstruktionen av denna likriktare, kan du enkelt kliva på raken. De visas i form av icke-originella transistorer, där motståndet med öppen kanal är mycket mer angivet i databladet. Detta är nu ett mycket relevant ämne.
Det är dags att ta slut. Tack för din uppmärksamhet. Vi ses snart!