Vandaag zetten we een stap een stap hoger elektronicawe gaan namelijk een synchrone gelijkrichter monteren. Het toestel is niet nieuw, maar nog niet erg populair.
De auteur van dit zelfgemaakte product is Roman (auteur van het YouTube-kanaal "Open Frime TV").
Zoals u weet, is de uitgang in elke voeding een gelijkrichterdiode. Onlangs worden Schottky-diodes veel gebruikt, omdat ze een lagere spanningsval hebben en daarom minder opwarmen. Maar er is nog steeds verwarming en bij hoge vermogens is het indrukwekkend.
Als u een ultrasnelle diode plaatst, is de situatie nog erger, omdat de spanningsval groter is en vanaf hier een van de belangrijkste problemen optreedt - dit zijn radiatoren.
Op een goede manier kun je de hoge kant en de lage kant niet op één radiator instellen, omdat er een storing kan optreden en er hoogspanning naar de uitgang komt. Je moet dus de warme en koude kant van verschillende radiatoren scheiden. Maar niet iedereen heeft de juiste hoeveelheid radiatoren om alles te koelen. En bij hoge capaciteiten kan men niet zonder geforceerde koeling.
Slimme mensen begonnen na te denken over dit probleem en vonden een eenvoudige uitweg - het gebruik van veldeffecttransistors in plaats van diodes.
Hun weerstand tegen open kanalen is erg klein en daarom zal de stroom die er doorheen stroomt minder warmte produceren. Op het eerste gezicht is alles eenvoudig, maar nee. Voor een juiste werking hebben transistors een goede controle nodig. Hier werkten slimme mensen ook en creëerden ze microschakelingen voor het besturen van transistors in een synchrone gelijkrichter.
We hoeven alleen maar het circuit te monteren en uit te zoeken hoe het werkt. Het schema zelf ligt voor je:
Zoals je kunt zien, is hier helemaal niets. De gelijkrichterchip zit alleen in het smd-pakket.
Hieruit blijkt dat het besturingsschema niet veel ruimte in beslag zal nemen en dat de efficiëntie aanzienlijk zal toenemen. Laten we dus eens kijken hoe het werkt. Het eerste dat opvalt, is dat het middelpunt een pluspunt is en de zijpunten een minpuntje.
Dat komt omdat transistors in de tegenovergestelde richting worden ingeschakeld.
De gelijkrichter werkt op deze manier: stel dat we tijdens de eerste puls dergelijke tekens op de wikkelingen hebben.
Deze chip bewaakt en opent de onderste transistor.
Stroom stroomt op dit moment langs dit circuit:
Daarna volgt een tweede impuls.
Nu gaat de bovenste transistor open en geeft de stroom door aan de belasting.
Ervaren elektronica-ingenieurs zullen de interne diode in de transistor onmiddellijk onthouden, maar als je weer naar de spanningsborden kijkt, wordt duidelijk waarom de transistor in de tegenovergestelde richting wordt ingeschakeld.
Terwijl een transistor open is, wordt de tweede ondersteund door een hoge spanning en kan de diode a priori geen stroom doorlaten.
Maar elke actie heeft gevolgen, in ons geval komt dit tot uiting in het feit dat er twee spanningsamplitudes op de transistor worden aangelegd. Zoals je begrijpt, is het slecht. We leren hier meer over in echte berekening.
Nu, wat betreft de resterende elementen van het circuit. Een zenerdiode is nodig om de voeding van de microschakeling te beperken, aangezien deze niet hoger mag zijn dan 20V.
De condensator maakt de voedingsspanning van de chip glad.
De weerstand die naar de grond gaat, kan worden geselecteerd in het bereik van 25 tot 150 kOhm, het beïnvloedt de snelheid van het openen van de transistor. De auteur koos voor een weerstand van 30 kOhm, wat voldoende is.
Ook beïnvloedt de poortweerstand de openingssnelheid, de classificatie kan van 10 tot 30 Ohm zijn, u kunt de limiet meer uitbreiden, dit is aan u.
Om de werking van dit circuit te testen, moest ik een zegel tekenen. Dit is een pure synchrone gelijkrichterkaart. U kunt het circuit en de zegel downloaden HIER.
Het kan in elke halfbrugvoeding worden ingebouwd en vergeet de oververhitting van het uitgangsgedeelte. Zoals u kunt zien, bleek de zegel compact te zijn. De breedte van de power tracks is klein, maar zoals eerder vermeld is dit de layout.
Als het bord is geëtst, soldeer je het. Alleen met de microschakeling kunnen er problemen ontstaan, maar als je het probeert, komt alles goed. Als resultaat krijgen we zo'n mooi apparaat:
Laten we nu meer in detail praten over de berekening. Aangezien dit een proefversie van de auteur is en hij niet is uitgerust met een masteronderdeel, zullen we een externe transformator van een oud project gebruiken om het te starten. Het belangrijkste onderdeel hier is IR2153. De output moet ongeveer 24V ontvangen.
De berekeningen van dit blok voor je:
We zijn geïnteresseerd in een dergelijke parameter als de amplitudewaarde van de secundaire spanning, we hebben 28V. En nu vermenigvuldigen we deze waarde met 2, waarom, zoals hierboven vermeld. En op de ontvangen spanning moeten we een transistor kiezen. We gaan in de catalogus van transistors van de radiomarkt en beginnen te kijken naar wat er beschikbaar is.
En hier komen de minnen van een synchrone gelijkrichter naar voren, ze verschijnen in de verhouding van prijs, transistorspanning en open kanaalweerstand.
Zoals je kunt zien, hoe hoger de spanning, hoe groter de weerstand en als de weerstand laag is, dan is de prijs van deze transistor vrij hoog. Maar dan beslist iedereen of hij zo'n gelijkrichter nodig heeft of niet.
Om een transistor optimaal te kunnen kiezen, moeten we begrijpen hoeveel vermogen hij zal afgeven. De wet van oma Ohm zal ons hierbij helpen.
Selecteer de transistor met dubbele amplitude. Door de prijs-weerstand verhouding van het kanaal viel de keuze op 75nf75.
Na berekening voor een stroom van 10A, krijgen we een uitgangsvermogen van 1,1W. Vergelijk nu de synchrone gelijkrichter met een schottky-diode. Met dezelfde 10A krijgen we 4W. Het resultaat is duidelijk.
Over het algemeen is de betekenis van een dergelijke gelijkrichter als volgt, bij lage spanningen is deze meerdere keren beter dan een diode, maar met een toename van de spanning wordt het beeld al niet zo mooi.
De prijs van componenten is hoog en de efficiëntie is een paar procent hoger. Laten we eens kijken hoe het apparaat werkt. We verbinden het secundaire circuit met draden rechtstreeks met het bord en kijken naar de uitgangsspanning, het is ongeveer 24V, wat overeenkomt met de eerder berekende.
Dit betekent dat het bord normaal werkt. Het is niet raadzaam om een verwarmingstest uit te voeren, omdat de bestuurder zwak is. Nu controleren we alleen de prestaties.
Om het werk te demonstreren, kunnen we nu de oscilloscoop-sonde op de poort van de transistor plaatsen en kijken hoe deze opent.
Zoals je kunt zien, is het momentum een beetje overweldigd. Dit betekent dat er schakelverliezen aan de verwarming worden toegevoegd, maar deze zijn niet zo significant.
Ja, en toch kun je tijdens de bouw van deze gelijkrichter gemakkelijk op de hark stappen. Ze verschijnen in de vorm van niet-originele transistors, waarbij de open kanaalweerstand veel meer vermeld staat in de datasheet. Dit is nu een zeer relevant onderwerp.
Nou, dit is het moment om te eindigen. Bedankt voor je aandacht. Tot binnenkort!