Circuit SMPS réglable 0-100 V 50 A

L'alimentation à découpage réglable haute puissance est parfaite pour les travaux de laboratoire. La topologie utilisée pour concevoir le système est la topologie de commutation - pont à moitié contrôlé.

Rédigé et soumis par: Dhrubajyoti Biswas

Utilisation de l'IC UC3845 comme contrôleur principal

L'alimentation à découpage est alimentée par des émetteurs IGBT et est en outre contrôlée par le circuit UC3845.
La tension secteur passe directement à travers le filtre CEM qui est ensuite vérifié et filtré sur le condensateur C4.

Comme la capacité est élevée (50 ampères), l'entrée dans le circuit de limitation avec interrupteur Re1 et également sur R2.

La bobine de relais et le ventilateur, prélevés sur l'alimentation AT ou ATX, sont alimentés en 12V. La puissance est obtenue via la résistance de l'alimentation auxiliaire 17V.

Il est idéal de sélectionner R1 pour que la tension au niveau du ventilateur et de la bobine de relais se limite à 12V. L'alimentation auxiliaire, d'autre part, utilise le circuit TNY267 et R27 facilite la protection contre la sous-tension de l'alimentation auxiliaire.

L'appareil ne se mettra pas sous tension si le courant est inférieur à 230V. Le circuit de commande UC3845 produit un rapport cyclique de 47% (max.) Avec une fréquence de sortie de 50 kHz.

Le circuit est en outre alimenté à l'aide de la diode Zener, qui aide en fait à réduire la tension d'alimentation et aide même à déplacer le seuil UVLO de 7,9 V inférieur et 8,5 V supérieur à 13,5 V et 14,1 V respectivement.

La source lance l'alimentation et commence à fonctionner sur 14,1V. Il ne descend jamais en dessous de 13,5 V et contribue en outre à protéger l'IGBT de la désaturation. Cependant, le seuil d'origine de l'UC3845 doit être aussi bas que possible.

Les commandes de circuit MOSFET T2, qui aident à faire fonctionner le transformateur Tr2, offrent un entraînement flottant et une isolation galvanique pour l'IGBT supérieur.

C'est par les circuits de formation de T3 et T4 qu'il aide à piloter T5 et T6 de l'IGBT et le commutateur redresse davantage la tension de ligne vers le transformateur de puissance Tr1.

Lorsque la sortie est redressée et atteint une moyenne, elle est lissée par la bobine L1 et les condensateurs C17. Le retour de tension est en outre connecté de la sortie à la broche 2 et IO1.

En outre, vous pouvez également régler la tension de sortie de l'alimentation avec le potentiomètre P1. Il n'est pas nécessaire d'isoler galvaniquement la rétroaction.

C'est parce que le circuit de commande de ce SMPS réglable est connecté au SMPS secondaire et ne laisse aucune connexion avec le réseau. Le retour de courant passe à travers le transformateur de courant TR3 directement sur 3 broches IO1 et le seuil de protection contre les surintensités peut être réglé à l'aide de P2.

L'alimentation d'entrée 12 V peut être acquise à partir d'une alimentation ATX

Le schéma de la scène du contrôleur

L'étape de commutation IGBT

+ U1 et -U1 peuvent être dérivés de l'entrée secteur 220V après rectification et filtration appropriées

Utilisation du dissipateur thermique pour les semi-conducteurs

N'oubliez pas non plus de placer les diodes D5, D5 ', D6, D6', D7, D7 ', les transistors T5 et T6 sur le dissipateur thermique avec le pont. Il faut veiller à placer les amortisseurs R22 + D8 + C14, les condensateurs C15 et les diodes D7 à proximité de l'IGBT. La LED1 signale le fonctionnement de l'alimentation et la LED2 signale l'erreur ou le mode actuel.

La LED s'allume lorsque l'alimentation a cessé de fonctionner en mode tension. En mode tension, la broche IO1 1 est réglée sur 2,5 V, sinon elle a généralement 6 V. La lumière LED est une option et vous pouvez exclure la même chose lors de la fabrication.

Comment fabriquer le transformateur d'inductance

Inductance: Pour le transformateur de puissance TR1, le rapport de transformation est d'environ 3: 2 et 4: 3 en primaire et secondaire. Il y a également un espace d'air dans le noyau de ferrite qui est en forme d'EE.

Si vous cherchez à enrouler tout seul, utilisez un noyau tel qu'il est dans un onduleur qui doit mesurer environ 6,4 cm2.

Le primaire est de 20 tours avec 20 fils, chacun ayant un diamètre de 0,5 mm à 0,6 mm. Le secondaire 14 spires avec 28 diamètres est également de la même mesure que celui du primaire. De plus, il est également possible de créer des enroulements de bandes de cuivre.

Il est important de noter que l'application d'un seul fil épais n'est pas une idée possible en raison de l'effet peau.

Maintenant que l'enroulement n'est pas nécessaire, vous pouvez enrouler d'abord le primaire puis le secondaire. Le transformateur d'attaque de porte avant Tr2 possède trois enroulements ayant 16 tours chacun.

C'est en utilisant trois fils de sonnette isolés torsadés que tous les enroulements doivent être blessés à la fois en laissant un entrefer au niveau de l'enroulement du noyau de ferrite.

Ensuite, en prenant l'alimentation principale de l'unité d'alimentation AT ou ATX d'un ordinateur avec une section de noyau d'environ 80 à 120 mm2. Le transformateur de courant Tr3 est de 1 à 68 tours sur anneau de ferrite et le nombre de tours ou la taille n'est pas critique ici.

Cependant, le processus d'orientation de l'enroulement des transformateurs doit être suivi. Vous devez également utiliser un filtre EMI à double starter.

La bobine de sortie L1 a deux inducteurs parallèles de 54uH sur des anneaux de poudre de fer. L'inductance totale est finalement de 27uH et les bobines sont blessées par deux fils de cuivre magnétiques de 1,7 mm de diamètre, ce qui rend la section totale L1 à env. 9 mm2.

La bobine de sortie L1 est attachée à une branche négative qui ne produit aucune tension RF dans la cathode de la diode. Cela facilite le montage de la même dans le dissipateur de chaleur sans aucune isolation.

Sélection des spécifications IGBT

La puissance d'entrée maximale de l'alimentation commutée est d'environ 2600 W et le rendement qui en résulte est supérieur à 90%. En alimentation à découpage, vous pouvez utiliser le type IGBT STGW30NC60W ou vous pouvez également utiliser d'autres variantes telles que STGW30NC60WD, IRG4PC50U, IRG4PC50W ou IRG4PC40W.

Vous pouvez également utiliser une diode de sortie rapide ayant un courant nominal adéquat. Dans le pire des cas, la diode supérieure reçoit un courant moyen de 20A tandis que la diode inférieure dans une situation similaire obtient 40A. Ainsi, il est préférable d'utiliser le demi-courant de diode supérieur plutôt que celui du bas.

Pour la diode supérieure, vous pouvez utiliser soit HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A, sinon deux DSEI30-06A et HFA25PB60. Pour la diode inférieure ou inférieure, vous pouvez utiliser deux HFA50PA60C, STTH6010W ou DSEI60-06A, sinon quatre DSEI30-06A et HFA25PB60.

Il est important que la diode du dissipateur thermique doive perdre 60 W (environ) et que la perte en IGBT puisse représenter 50 W. Cependant, il est assez difficile de déterminer la perte de D7 car elle dépend de la propriété Tr1.

De plus, la perte de pont peut représenter 25W. L'interrupteur S1 permet l'arrêt en mode veille principalement en raison de la fréquence des commutations secteur peut ne pas être correcte, en particulier lors de son utilisation en laboratoire. En état de veille, la consommation est d'environ 1W et S1 peut être ignoré.

Si vous cherchez à construire une source d'alimentation à tension fixe, c'est également faisable, mais pour le même, il est préférable d'appliquer un rapport de transformateur de Tr1 pour une efficacité maximale, par exemple, dans l'utilisation primaire 20 tours et dans l'utilisation secondaire 1 tour pour 3,5 V - 4 V.