Stikalni napajalnik(Switch usmernik)

ŠOLSKI CENTER PTUJPoklicna in tehniška elektro šolaVolkmerjeva cesta 19, 2250 Ptuj, (02) 772 44 11 , (02) 776 20 21e-pošta: elektro.sola@ptes-ptuj.net, http://www.ptes-ptuj.net

Zbral in uredil:Marjan Bezjak univ.dipl.inž.el.

Stikalni usmerniki 2

Kaj sploh napajalnik je? Napajalnik je komponenta, katere glavna naloga

je, da komponentam v napravi zagotavlja enosmerno električno napetost s čim manj nihanji in brez prekinitev.

Napajalnik je pomemben za stabilno delovanje celotnega sistema saj lahko slab napajalnik povzroči tudi zaustavitev delovanja komponente in pa nenaden ponovni zagon, če je preobremenjen.

Stikalni usmerniki 3

Lastnosti napajalnika

Stikalni napajalnik

Klasični napajalnik

Volumen napajalnika

1 dm3 3 do 5 dm3

Teža napajalnika

1 kg 3 do 10 kg

Izkoristek napajalnika

60% do 90%

30% do 55%

Primerjava stikalni/klasični napajalnik

Stikalni usmerniki 4

Različne vrste konverterjevBuck konverter: -vhodno napetost spremeni

v nižjo izhodno napetost.Boost konverter: -vhodno napetost spremeni

v višjo izhodno napetost.Buck-Boost konverter: -vhodno napetost spremeni v negativno napetost.

DELOVANJE

DELOVANJE

DELOVANJE

Stikalni usmerniki 5

Delovanje napajalnika Napajalnik deluje na principu stikalnega

usmernika, ki izmenično napetost z višanjem frekvence pretvarja v enosmerno.

Stikalni usmerniki 6

Princip delovanja stikalnega napajalika

ton -- čas, ko je tranzistor vklopljenT -- čas perioded -- prevajalno razmerje

DELOVANJE

Stikalni usmerniki 7

Blokovna shema TV napajalnika

Usmernik in filter

Sekanje napetosti in visokofrekvenčni

transformator

Usmernik in filter

Regulacija izhodne napetosti

Vhod

220 V

50Hz AC

Izhod

DC

Stikalni usmerniki 8

Stikalni usmerniki 9

Preklaplja nam tranzistorTRANZISTOR KOT STIKALO

Stikalni usmerniki 10

Preklopni časi tranzistorja

Stikalni usmerniki 11

Preklopni časi tranzistorja U

t tON tOFF

I

t tT

ON OFF 10

Stikalni usmerniki 12

U

Preklopne izgube tranzistorja

t

I

U,I

t

Ptot

Stikalni usmerniki 13

Razbremenilno vezje

R

UGS

CG

D

S

-

Stikalni usmerniki 14

TDA 4601

Stikalni usmerniki 15

TDA 4601

Stikalni usmerniki 16

TDA 4601

Stikalni usmerniki 17

PRIMER VEZJA BREZPOVRATNE ZANKE

(brez kontrole izhodne napetosti)

Kritični so elektrolitski kondenzatorji, kapacitete 100 uF v napajalni veji IC. Če oslabijo, usmernik težko štarta, lahko se izklaplja in običajno se ustvarja neprijeten zvok med delovanjem. Oslabelost elektrolitskih kondenzatorjev, ustvarja nestabilno in moteno delovanje.

Stikalni usmerniki 18

Zakaj je potrebno menjatiEL-KO?

Potrebna napetost za pravilno delovanje

Če kapacitivnost pade (EL-KO oslabi), napetost ni več lepo glajena – enosmerna (postane valovita, kar povzroči motnje pri delovanju)

Stikalni usmerniki 19

TDA 4601ODVISNOST MOČI OD FREKVENCE PREKLAPLJANJA

Stikalni usmerniki 20

TDA 4601ODVISNOST IZKORISTKA VEZJA OD MOČI

Stikalni usmerniki 21

Napake v stikalnih usmernikih•Usmernik se zaganja, če napajalna napetost čipa ni zglajena (običajno je najenostavneje, če menjamo elektrolitske kondenzatorje v vhodnem mrežnem delu usmernika, ker s časom EL-KO izgublja kapaciteto - slabi)

•Usmernik “PUMPA”, ko je breme preveliko - zaradi tokovne zaščite (kakšna komponenta porablja neobičajno velik tok)

Stikalni usmerniki 22

TDA 4601PRIMER VEZJA IZ ŠASIJE GORENJE G2:

Stikalni usmerniki 23

TDA 4601PRIMER VEZJA IZ ŠASIJE GORENJE G2:

OBIČAJNO NE PREŽIVI TRANZISTOR BU

Stikalni usmerniki 24

TRANZISTORPROBLEM NASTOPI PRI IZKLOPU INDUKTIVNEGA BREMENA (transformatorja)

ČE IMAMO ZAŠČITNODIODO, KONICOINDUCIRANENAPETOSTIODREŽEMO IN TRANZISTORJANE UNIČIMO INDUCIRANA NAPETOST SE PRIŠTEVA K

NAPAJALNI NAPETOSTI IN OBIČAJNO PREKORAČI DOPUSTNO Uce, KAR UNIČI T.

Stikalni usmerniki 25

TDA 4605

Stikalni usmerniki 26

TDA 4605

Za stabilnost delovanja in za ustrezno štartanje je pomemben elektrolitski kondenzator v napajanju!

Stikalni usmerniki 27

UC 3842

Stikalni usmerniki 28

UC 3842

Stikalni usmerniki 29

UC 3842

Stikalni usmerniki 30

UC 3842•se pogosto uporablja v TV aparatih, monitorjih in računalniških usmernikih

•elementi morajo biti dokaj točnih vrednosti (odstopanja povzročajo motnje in v določenih primerih uničenje izhodnega tranzistorja)

•uporablja se konfiguracija z bipolarnim tranzistorjem (BUT 11, BUT 12) in z MOS FET tranzistorji (BUZ 90, …)

Stikalni usmerniki 31

UC 3842

RAZBREMENILNO VEZJETRANZISTORJA, IZVEDENOZ UPOROM, KONDENZATORJEM IN DIODO (RCD snubbber)

Stikalni usmerniki 32

UC 3842

OB MENJAVI IZHODNEGA TRANZISTORJA JE DOBRO ZAŠČITITI ŠE INTEGRIRANO VEZJE.

TO NAREDIMO Z DIODO, KI JO VEŽEMO MED IZHOD IC IN MASO.

Stikalni usmerniki 33

Regulacijskiojačevalnik

galvanska

ločitevDelovanje stikalnega Delovanje stikalnega napajalnikanapajalnika(blokovna shema)(blokovna shema)

Filterusmernikglajenje

220V

Logika

transformator Usmernikglajenje

Izhod

Usmernik: (nam vhodno napetost usmeri in zgladi)Tranzistor kot stikalo: (z njim vhodno usmerjeno napetost razsekamo na frekvenco 50kHz – 200kHz)

Transformator: (izmenično napetost visoke frekvence transformiramo na želeno vrednost.

Služi nam tudi kot GALVANSKA LOČITEV)

Izhodni usmernik: (z njim sekundarno napetost zgladimo, da dobimo enosmerno napetost)PŠM: (nam krmili tranzistorje in določa čas

vklopa in izklopa impulza)Povratna vezava: (nam vpliva na PŠM, da dobimo izhodno napetost konstantnih vrednosti. Obenem nam tudi služi kot GALVANSKA LOČITEV)

Stikalni usmerniki 34

Regulacijskiojačevalnik

galvanska

ločitev

Kako iz stikalnega napajalnika, Kako iz stikalnega napajalnika, napraviti stikalni ojačevalnik?napraviti stikalni ojačevalnik?

Logika

transformator Usmernikglajenje

Izhod220V Filterusmernikglajenje

Stikalni usmerniki 35

Regulacijskiojačevalnik

galvanska

ločitev

Kako iz stikalnega napajalnika, Kako iz stikalnega napajalnika, napraviti stikalni ojačevalnik?napraviti stikalni ojačevalnik?

Logika

transformator Usmernikglajenje

Izhod220V Filterusmernikglajenje

Ker ne potrebujemo reguliranega izhoda, Ker ne potrebujemo reguliranega izhoda, odstranimo povratno vezavo.odstranimo povratno vezavo.Odstranimo tudi transformator

Tonskisignal

In na koncu dodamo še tonski signalIn na koncu dodamo še tonski signal

Stikalni usmerniki 36

PPulzno ulzno ŠŠirinski irinski MModulatorodulator

Vhodni signalVhodni signal primerjamo z generirano žago,primerjamo z generirano žago,Da dobimo pulzno moduliran signal za krmiljenjeDa dobimo pulzno moduliran signal za krmiljenjeizhodnih tranzistorjevizhodnih tranzistorjev

Čas pavze moduliranega impulzaČas pavze moduliranega impulzaNam določa čas, v katerem je nivoNam določa čas, v katerem je nivo žagine napetosti višji od vhodnega.žagine napetosti višji od vhodnega.Čas trajanja impulzaČas trajanja impulzaje odvisen od časa, v katerem je nivo žagineje odvisen od časa, v katerem je nivo žagine

Napetosti, manjši od nivoja vhodne. Napetosti, manjši od nivoja vhodne.

ANIMACIJA

Stikalni usmerniki 37

Viri http://www.mitedu.freeserve.co.uk/Circuits/Power/dcdc_con.htm http://www.slo-tech.com/clanki/in/in.shtml http://www.slo-tech.com/testi/03017/03017.shtml http://www.computronic.si/atx-nap.htm http://www.mlacom.si/novostee/novosti_septokt03.htm http://static.howstuffworks.com/gif/power-supply1.jpg http://henry.fbe.fh-darmstadt.de/smps_e/smps_e.asp http://www.peg.si/electro/switcher.html http://computer.howstuffworks.com/power-supply.htm http://computer.howstuffworks.com/power-supply1.htm http://www.egtechnology.com/power/power.gif http://computer.howstuffworks.com/power-supply.htm http://computer.howstuffworks.com/power-supply1.htm http://focus.ti.com/docs/apps/catalog/resources/blockdiagram.jhtml?bdId=838 http://www.csucsposta.hu/kvarc/model/glowplug/glowplughu.html http://henry.fbe.fh-darmstadt.de/smps_e/smps_e.asp http://wwww.ges.cz/sheet/u/uc3842ph.pdf