Oggi facciamo un passo in avanti elettronica, cioè, assembliamo un raddrizzatore sincrono. Il dispositivo non è nuovo, ma non ancora molto popolare.
L'autore di questo prodotto fatto in casa è Roman (autore del canale YouTube "Open Frime TV").
Come sapete, in qualsiasi alimentatore l'uscita è un diodo raddrizzatore. Di recente, i diodi Schottky sono ampiamente utilizzati, poiché hanno una caduta di tensione inferiore e, quindi, riscaldano meno. Ma c'è ancora il riscaldamento e ad alte potenze è impressionante.
Se si inserisce un diodo ultraveloce, la situazione è ancora peggiore, poiché la caduta di tensione è maggiore e da qui sorge uno dei problemi più importanti: questi sono i radiatori.
In un buon modo, non è possibile impostare il lato alto e il lato basso su un radiatore, poiché può verificarsi un guasto e l'alta tensione arriva all'uscita. Quindi è necessario separare il lato caldo e quello freddo su diversi radiatori. Ma non tutti hanno la giusta quantità di radiatori per raffreddare tutto. E a capacità elevate non si può fare a meno del raffreddamento forzato.
Le persone intelligenti hanno iniziato a pensare a questo problema e hanno trovato una semplice via d'uscita: utilizzare transistor ad effetto di campo anziché diodi.
La loro resistenza a canale aperto è molto piccola e, quindi, la corrente che fluisce attraverso di essi produrrà meno calore. A prima vista, tutto è semplice, ma no. Per un corretto funzionamento, i transistor richiedono un controllo adeguato. Qui, le persone intelligenti hanno anche lavorato e creato microcircuiti per il controllo dei transistor in un raddrizzatore sincrono.
Non ci resta che assemblare il circuito e capire come funziona. Lo schema stesso è di fronte a te:
Come puoi vedere, non c'è niente qui. Il chip raddrizzatore è solo nel pacchetto smd.
Da ciò risulta che lo schema di controllo non occuperà molto spazio e l'efficienza aumenterà in modo significativo. Quindi, proviamo a capire come funziona. La prima cosa che attira la tua attenzione è che il punto centrale sarà un vantaggio, mentre i punti laterali saranno meno.
Questo perché i transistor si accendono nella direzione opposta.
Il raddrizzatore funziona in questo modo: ad esempio, durante il primo impulso abbiamo tali segni sugli avvolgimenti.
Questo chip controlla e apre il transistor inferiore.
La corrente in questo momento scorre lungo questo circuito:
Questo è seguito da un secondo impulso.
Ora il transistor superiore si apre e passa corrente al carico.
Gli ingegneri elettronici esperti ricorderanno immediatamente il diodo interno nel transistor, ma se si guardano di nuovo i segni di tensione, diventa chiaro perché il transistor è acceso nella direzione opposta.
Mentre un transistor è aperto, il secondo è supportato da un'alta tensione e il diodo a priori non può passare corrente.
Ma ogni azione ha delle conseguenze, nel nostro caso questo si manifesta nel fatto che al transistor vengono applicate due ampiezze di tensione. Come capisci è male. Impariamo di più su questo nel calcolo reale.
Ora, per quanto riguarda gli elementi rimanenti del circuito. Un diodo zener è necessario per limitare l'alimentazione del microcircuito, poiché non deve superare i 20 V.
Il condensatore attenua la tensione di alimentazione del chip.
La resistenza che va a terra può essere selezionata nell'intervallo da 25 a 150 kOhm, influisce sulla velocità di apertura del transistor. L'autore ha scelto una resistenza da 30 kOhm, che è sufficiente.
Inoltre, la resistenza del cancello influisce sulla velocità di apertura, la sua valutazione può essere compresa tra 10 e 30 Ohm, puoi espandere di più il limite, dipende da te.
Per testare l'operabilità di questo circuito, ho dovuto disegnare un sigillo. Questa è una scheda di raddrizzatore sincrono puro. È possibile scaricare il circuito e il sigillo QUI.
Può essere integrato in qualsiasi alimentatore a mezzo ponte e dimenticare il surriscaldamento della parte di uscita. Come puoi vedere il sigillo si è rivelato compatto. La larghezza delle power track è piccola, ma come accennato in precedenza, questo è il layout.
Quando la tavola è stata incisa, saldarla. Le difficoltà possono sorgere solo con il microcircuito, ma se ci provi, allora tutto funzionerà. Di conseguenza, otteniamo un dispositivo così bello:
Ora parliamo più in dettaglio del calcolo. Poiché questa è una versione di prova dell'autore e non è dotata di una parte master, utilizzeremo un trasformatore esterno di un vecchio progetto per avviarlo. La parte principale qui è IR2153. L'uscita dovrebbe ricevere circa 24 V.
I calcoli di questo blocco di fronte a te:
Siamo interessati a un parametro come il valore di ampiezza della tensione secondaria, abbiamo 28V. E ora moltiplichiamo questo valore per 2, perché, come menzionato sopra. E sulla tensione ricevuta dobbiamo scegliere un transistor. Entriamo nel catalogo dei transistor del mercato radio e iniziamo a vedere cosa è disponibile.
E qui emergono gli svantaggi di un raddrizzatore sincrono, che appaiono nel rapporto tra prezzo, tensione del transistor e resistenza del canale aperto.
Come puoi vedere, maggiore è la tensione, maggiore è la resistenza e se la resistenza è bassa, il prezzo di questo transistor è piuttosto elevato. Ma poi tutti decideranno se ha bisogno di un tale raddrizzatore o no.
Per scegliere in modo ottimale un transistor, dobbiamo capire quanta potenza dissiperà. La legge della nonna Ohm ci aiuterà in questo.
Seleziona il transistor in doppia ampiezza. Il rapporto prezzo-resistenza del canale, la scelta è scesa a 75nf75.
Dopo aver calcolato per una corrente di 10A, otteniamo una potenza di 1,1 W. Ora confronta il raddrizzatore sincrono con un diodo schottky. Con lo stesso 10A otteniamo 4W. Il risultato è ovvio.
In generale, il significato di un tale raddrizzatore è il seguente, a basse tensioni è più volte migliore di un diodo, ma con un aumento della tensione l'immagine non è già così bella.
Il prezzo dei componenti è elevato e l'efficienza è superiore di un paio di volte. Vediamo come funziona il dispositivo. Colleghiamo il circuito secondario con i fili direttamente alla scheda e guardiamo la tensione di uscita, è di circa 24 V, che corrisponde al precedentemente calcolato.
Ciò significa che la scheda funziona normalmente. Non è consigliabile eseguire un test di riscaldamento poiché il conducente è debole. Ora stiamo solo verificando le prestazioni.
Ora, per dimostrare il lavoro, possiamo posizionare la sonda dell'oscilloscopio sulla porta del transistor e vedere come si apre.
Come puoi vedere, lo slancio è un po 'sopraffatto. Ciò significa che le perdite di commutazione verranno aggiunte al riscaldamento, ma non sono così significative.
Sì, eppure, durante la costruzione di questo raddrizzatore, puoi facilmente salire sul rastrello. Appaiono sotto forma di transistor non originali, in cui la resistenza del canale aperto è molto più dichiarata nel foglio dati. Questo è ora un argomento molto rilevante.
Bene, questo è il momento di finire. Grazie per l'attenzione. A presto!