Repararea surselor de alimentare în modul de comutare audioXpress
Întregul punct al comutatorului este că rectifică linia de curent alternativ la curent continuu, apoi toacă DC cu un oscilator cu ciclu variabil la o frecvență foarte mare, astfel încât să poată fi utilizat un transformator mic. Transformatoarele la frecvențe înalte nu au nevoie de miezuri mari sau multe înfășurări pentru multă putere, așa că pot fi făcute mici și la un cost redus. Ciclul de funcționare al oscilatorului poate fi ajustat cu feedback, astfel încât reglarea să poată fi făcută fără a pierde nicio putere în proces. Astfel, puteți obține o reglementare bună și o eficiență bună în același timp.
Acest articol se va concentra pe consumabilele flyback operate de linie. Există și alți convertoare de topologie și sunt populare atunci când izolarea liniei nu este necesară, dar când te uiți la ceea ce se întâmplă între intrarea de curent alternativ și șinele de curent continuu pe o piesă de echipament electronic astăzi, aceasta este topologia de bază utilizată, deoarece oferă un bun eficiența și izolarea liniei.
Cum funcționează comutatoarele
Figura 1 prezintă un eșantion de proiectare a sursei de comutare (datorită Texas Instruments). Aceasta provine din foaia de date UC2842 și folosește cipul de controler comun UC2842 PWM. (Fișa tehnică poate fi găsită în secțiunea Materiale suplimentare a site-ului audioXpress, consultați Fișierele proiectului pentru link.) Rețineți că acest design, așa cum este tipic, are o izolare completă între laturile primare și secundare ale circuitului. Puteți trage o linie în cap prin miezul transformatorului și prin optocuplor și puteți rupe circuitul în două jumătăți izolate electric. Acesta este un punct important și veți vedea acest lucru în aproape toate sursele de orice dimensiune, deoarece izolarea de linia electrică este o preocupare principală de siguranță.
Alimentarea de curent alternativ se oprește de pe linie și este rectificată prin redresorul de pod, DBRIDGE. Ieșirea încarcă un condensator mare de filtru pe partea principală CIN, care oferă o tensiune continuă filtrată (dar greu fără ondulații) la primarul transformatorului, NP, precum și tensiune pentru a porni cipul de modulare a lățimii impulsului (PWM) prin rezistor RSTART.
RSTART furnizează doar o cantitate mică de curent pentru a porni dispozitivul, așa că odată ce primul impuls îl face prin tranzistorul cu efect de câmp (FET), curentul de la o a treia înfășurare pe transformator este utilizat pentru a furniza energie pentru a rula oscilatorul. Aceasta este ceea ce înseamnă NA și DBIAS. S-ar putea să nu vedeți cea de-a treia înfășurare, s-ar putea să vedeți doar toată puterea de rulare trasă printr-un rezistor de cădere de putere mai mare în locul RSTART. Dar utilizarea celei de-a treia înfășurări îmbunătățește foarte mult eficiența.
Când oscilatorul PWM funcționează, acesta trimite impulsuri constante de la pinul de ieșire. Aceasta pornește comutatorul mare FET, QSW, care impulsionează curentul care trece prin transformator. Pe măsură ce se întâmplă acest lucru, curentul este indus în transformatorul secundar, rectificat și filtrat de DOUT și COUT, iar curentul curge din ieșire.
Deoarece oscilatorul PWM este atât de rapid, transformatorul și condensatorul filtrului de pe partea secundară pot fi foarte mici. Deși acel capac de 2200 ? F poate părea mare, dacă oscilatorul funcționează la 60 kHz, este de o mie de ori mai eficient ca aceeași valoare de pe linia de 60 Hz.
Reglarea sursei de alimentare
Deci, cum funcționează regulamentul? Toate celelalte lucruri de pe secundar determină aprinderea LED-ului din optoizolator atunci când tensiunea de ieșire depășește 12 V. UC2842 furnizează o cantitate mică de 5 V reglată (realizată cu un regulator liniar intern) și că tensiunea la VREF este utilizată pentru alimentează etapa de ieșire a optoizolatorului. Oferă o tensiune variabilă la intrarea VFB pentru a oferi feedback către UC2842 că tensiunea este corectă și pentru a întoarce puțin ciclul de funcționare al formei de undă de ieșire.
Optoizolatorul nu trebuie să fie foarte liniar pentru ca ciclul de funcționare UC32842 să fie menținut chiar pe margine, astfel încât tensiunea de ieșire să fie întotdeauna perfectă. Intrarea ISENSE măsoară căderea de tensiune pe RCS, adică măsoară consumul de curent prin acel FET de comutare. UC2842 este proiectat astfel încât, dacă depășește 1 V, oprește circuitul PWM. Deci acesta este un circuit de protecție curent.
Acum, în mod normal, am vedea un rezistor și un condensator, RRT și CCT, conectați la pinul RT/CT și oferind o constantă de timp pentru oscilatorul PWM. În acest caz, amplificăm semnalul de rampă PWM de pe cel cu un tranzistor și îl aplicăm la intrarea ISENSE prin CRAMP și IRAMP, astfel încât circuitul să fie stabil pentru cicluri de funcționare foarte lungi. Aceasta se numește „compensare a pantei”, iar trucul pentru realizare este explicat pe scurt în foaia tehnică TI pentru cipul UC2842, dar nu și în fișele tehnice ale altor producători.
Și ce zici de celălalt tranzistor, cu CSS și RSS? Acesta este un mic circuit pentru a restrânge lățimea impulsului atunci când dispozitivul este pornit pentru prima dată și a încetini ușor pornirea, astfel încât componentele să fie mai puțin șocate. Acum, veți vedea alte variante pe acest circuit de bază.
Veți vedea o înfășurare suplimentară a transformatorului folosită pentru a oferi feedback, în locul optoizolatorului. Veți vedea că IC-ul PWM este condus direct de pe linia de curent alternativ în loc de acea înfășurare NA. Veți vedea mai multe circuite secundare și bare de siguranță. Dar acesta este designul de bază pe care îl veți vedea în interiorul oricărui comutator și astfel sarcina dvs. este să vă dați seama exact ce schimbări din acest design de bază există în circuitul dvs.
Cum să determinați ce aveți
Vestea proastă este că de cele mai multe ori nu veți avea nicio documentație pentru comutator. Vestea bună este că de cele mai multe ori comutatorul va fi foarte aproape de circuitul eșantion de pe foaia tehnică a cipului PWM (vezi Figura 2). Nu întotdeauna, și nu pentru consumabile de ultimă generație, dar de multe ori obținerea fișei tehnice cu cip vă va spune 90% din ceea ce se întâmplă cu circuitul.
Marea majoritate a consumabilelor de calitate mai bună din China par să utilizeze seria de controlere PWM C2842/UC2843/UC3842/UC3843. Acestea sunt realizate de o duzină de companii diferite, inclusiv Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor, TI și STMicroelectronics, iar fiecare dintre aceste companii are o foaie de date ușor diferită, cu circuite de eșantionare ușor diferite. Deci, dacă nu vedeți circuitul pe care l-ați întâlnit în fișa tehnică, obțineți o altă fișă tehnică de la un alt producător și probabil o veți vedea (a se vedea Figura 3).
Fairchild KA7552 apare în mai multe dispozitive (vezi fotografia 2). Acesta a fost un design Samsung, vândut acum de Fairchild de când au preluat facilitățile și linia de produse Samsung. Este vag asemănător cu UC2842, deși are un pinout diferit.
Uneori veți vedea controlerul TL594 PWM de la ON Semiconductor. Din nou, există câțiva alți furnizori pentru acest lucru, deci ar trebui să verificați mai multe foi de date. Un IC foarte popular pe care îl veți găsi în dispozitivele cu o singură ieșire cu putere redusă este seria TOP242 de cipuri realizate de Power Integrations. Acestea sunt oscilatoare PWM integrate pe același substrat cu o putere mare FET. Adăugați un transformator, câteva redresoare și un optoizolator și aveți o sursă completă de comutare într-o cutie. Desigur, eșuează frecvent, dar sunt destul de ușor de diagnosticat.