В своей предыдущей статье я рассказал о проектирование импульсного источника питания, показал его схемотехнику и дизайн платы. Остановился на том, что платы для проекта были заказаны на заводе, я их получил и можно приступить к сборке устройства.
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/e39/85d/07e/e3985d07ea044f01ad026ac35e8be467.png)
Рисунок 1 — Вид печатной платы (сверху)
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/76d/c14/f21/76dc14f21bfe4c4796bc56ed27a74969.png)
Рисунок 2 — Вид печатной платы (снизу)
В данной статье я расскажу только о входном синфазном фильтре и многоканальном блоке питания для питания ШИМ контроллеров и системы охлаждения. Писать большие статьи не удобно и долго, поэтому решил дозировать в небольших количествах, но немного чаще.
С теоритической частью вы можете подробно ознакомиться в предыдущей статье, сейчас же я напомню, что речь идет о обратноходовом преобразователе, который имеет на выходе 3 гальванически развязанных канала по 15В каждый с номинальным током 1А. Этого более чем достаточно, чтобы запитать контроллеры. В реалиях можно было бы ограничиться и 200-300 мА на канал, но под рукой имелись только ETD34 и было решено делать с запасом — лишним не будет.
По началу хотел монтировать SMD компоненты разом в печке, но такой путь несколько усложняет отладку, поэтому запаиваем сначала компоненты входной группы + все компоненты для нашего флайбека:
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/b91/a95/fb8/b91a95fb870a4b5088255e77c8987061.png)
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/ddb/93e/0b0/ddb93e0b0ba744abac17c57d745c48d7.png)
Рисунок 3 — Внешний вид платы после монтажа компонентов синфазного фильтра и источника питания собственных нужд
Никаких сверхъестественных компонентов тут нет, но как вы наверняка заметили — трансформатора нет. Наверное, 60-70% вопросов, которые мне в ЛС задают так или иначе связаны с моточными изделиями, чаще всего: «Как намотать трансформатор (дроссель)?» и «Почему не работает, вроде намотал как надо?». Поэтому следующий раздел посвящен именно изготовлению трансформатора.
Есть две основные проблемы из-за которых возникают проблемы с моточными изделиями, это зазор и определение начала обмоток. Именно два этих аспекта могут на корню «зарубить» весь ваш преобразователь, поэтому о них по подробнее.
1) Если посмотреть на любую схему блока питания, где есть трансформатор, то можно заметить «точку» около одного из концов обмотки — так принято обозначать ее начало. Выглядит это примерно так:
![image](https://habrastorage.org/files/67b/7bb/f18/67b7bbf18f9742e4ab57586fb0e1092b.JPG)
Рисунок 4 — Условно-графическое обозначение трансформатора
В однотактных преобразователях этот аспект играет ключевую роль, связано это с тем, что магнитный поток — это величина векторная, а значит ее направление так же важно, как и значение. Поэтому, когда начинаете мотать трансформатор, то обязательно помечайте от какого вывода вы начинали мотать, он и будет той самой точкой — началом. Так же все обмотки должны мотаться в одну сторону, это не совсем так, но именно в процессе намотки — все мотается в одном направление. В случае флайбека, когда вы распаяете все согласно «началу обмоток», то получится, что в первичной обмотке поток имеет обратное направление, именно поэтому передача энергии идет на обратном такте/ходе. Отсюда и название данной топологии. Соблюдение отметок «начало обмотки» и намотка в одном направление в процессе изготовления не позволят вам запутаться.
2) Зазор… В двухтактных преобразователях его нет (не всегда), поэтому данного вида трансформаторов он практически не касается, но вот при изготовлении дросселей и трансформаторов для однотактных преобразователей момент актуальный.
Если по-простому — зазор не дает вашему сердечнику насытиться, то есть чем больше зазор, тем большее количество(мощности) энергии можно прокачать через него. То есть увеличивая зазор до бесконечности мы можем увеличивать и мощность трансформатора до бесконечности, но есть одно ограничение…
При увеличении зазора — уменьшается индуктивность обмотки. То есть, чтобы получить необходимое значение индуктивности нам придется намотать большее количество витков, а вот количество витков уже ограничивается размерами сердечника. Собственно поэтому нельзя получить ту самую «бесконечнуювлаааааасть! мощность».
Что касается дросселей (кстати трансформатора однотактников тоже дроссели) — если он изготавливается из феррита, например, N87, то зазор обязателен! Иначе сердечник будет насыщаться и мощность преобразователя упадет почти до нуля. Именно поэтому часто люди, собрав БП и запустив на холостом ходе радуются, что работает, но под нагрузкой он «затыкается» — скорее всего в таких случаях дело в зазоре.
а) Выбираем подходящий набор, я использую ETD34. Он состоит из каркаса, 2-х частей сердечника с уже заводским зазоров 0.2 мм и скобы крепежные. Так же я использую в качестве изоляции «специальный скотч», его прелесть в том, что он тонкий и прочный, а значит практически не занимает места в окне трансформатора.
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/7c2/632/320/7c263232016d465bb7a857d9e5d9f7bf.png)
Рисунок 5 — Комплект для изготовления трансформатора
Так же вам потребуется медный лакированный провод, желательно обмоточный. Чем хорош «обмоточный» — он после протяжки подвергается отжигу и поэтому более мягкий, а значит и мотать проще. На мелких трансформаторах не сильно критично, а вот на 500+ Вт уже руки скажут спасибо за такое, хотя он конечно и дороже на 10-15%, но решать вам. Я использую отожженный с диаметром 0.335 мм.
б) Приступаем к процессу намотки. Советую начинать наматывать с самой тонкой обмотки: в понижающих преобразователях это первичная обмотка, для повышающих это вторичная. Это позволит вам намотать аккуратно, плотно самую сложную обмотку, т.к. сделать это поверх «жирной и кривой» будет достаточно проблематично. Опять же малая мощность простит вам пренебрежение данным советом, а вот на мощностях 500+ Вт вам будет очень грустно.
После намотки каждого слоя первичной обмотки (у меня она в 3 слоя) изолируем в 1-2 слоя изоляционной лентой. Как намотали всю обмотку, распаиваем ее и изолируем обмотку в 3-4 слоя, это уже межобмоточная изоляция — она самая важная и от нее зависит напряжение развязки трансформатора.
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/8d0/f91/8c9/8d0f918c9462438894343a2697570447.png)
Рисунок 6 — Вид трансформатора после намотки первичной обмотки и обмотки самопитания
в) Далее уже наматываем остальные обмотки, лучше в порядке повышениятолщины сечения провода. Принципы изоляции такие же как и на первичной обмотке. После того, как все обмотки намотаны, если позволяет место проходим лентой финальные 5-6 витков дополнительно.
Так же рекомендую после намотки всех обмоток и финальной изоляции «пшыкнуть» лаком, например, Plastik-71. Это позволит вам не переживать о возможной влаге, конденсате, пыли и прочей гадости. Лучше в 2-3 прохода, давая высохнуть предыдущим. И делать это лучше только на каркасе до сборки трансформатора + не забудьте прикрыть от лака выводы.
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/608/0e4/8a9/6080e48a906145758a0a5ad41c09edc4.png)
Рисунок 7 — Вид каркаса после намотки и изоляции всех обмоток
г) Теперь остается просто собрать трансформатор. Сами половины сердечника можно закрепить с помощью скоб, а можно склеить. Последнюю операцию в идеале производить специальным клеем с добавлением дисперсного ферритового порошка, а так можно обычным моментом. Только настоятельно рекомендую клеить тонким слоем — иначе увеличится зазор и уменьшится индуктивность. Так же советую не намазывать клеем среднюю «ногу», это полностью лишает вас шанса разобрать его в случае необходимости.
![image](https://habrastorage.org/r/w780q1/files/b58/781/086/b58781086d85401da64712bb61072567.jpg)
Рисунок 8 — Вид трансформатора после сборки
В общем-то осталось только напаять трансформатор на нашу плату и сборка данного узла будет завершена, останется лишь проверить работоспособность.
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/fa4/071/6a1/fa40716a174a4dce9f72925972d53f63.png)
Рисунок 9 — Внешний вид платы после монтажа входных цепей и БП собственных нужд
Включать оборудование в сеть, особенно собранное без опыта всегда страшно, страшно что бахнет или током ущипнет — не боятся только дураки. Поэтому если вы решили собрать устройство из статьи или какое-либо другое с питанием от сети, то первое включение после сборки лучше проводить с помощью специальных приспособлений. Есть несколько вариантов:
1) Тестовый стенд или лабораторный источник с выходом 0-400В как раз для таких случаев. Ценник на них начинается примерно от 80-120 тыс. руб., поэтому по определенным причинам не все могут себе такое позволить дома, да и вряд ли вы собираете по 2-3 новых блока в неделю чтобы такое оборудование было актуально. Так что надо ли оно вам?
2) Включение через трансформатор 1:1 + электронный предохранитель. Такой способ дешевый, а значит доступен всем. Трансформатор отвяжет устройство и вас от сети, а предохранитель не даст блоку пыхнуть. Данное оборудование колхозится за 1000 руб, явно доступнее первого пункта, а главное для любителей ничем не хуже.
3) Наверное классика жанра — выпаиваем предохранитель и вместо него впаиваем лампу 230В на 60 Вт. Только лампа накаливания! Такая замена не даст блоку сгореть. Если все хорошо, то без нагрузки при включении лампочка загорится и погаснет: вспыхнет, т.к. зарядится входная емкость. Если загорелась и не гаснет, то где-то КЗ — выключаем и проверяем схему.
Только не забудьте разрядить высоковольтные конденсаторы! Батарея из двух 470 мкФ кондеров разряженная в руку (особенно если слегка влажная) с вероятностью 90% обеспечит вам путешествие с мигалками до ближайшей больницы или в морг. Постоянный ток намного опаснее переменки, не зря на электрический стул подводят постоянку.
4) Вариант длянастоящих профессионалов раздолбаев — сразу в розетку сунуть. Если в схеме КЗ или еще какой косяк, то при условии, что вам проводку делал хороший электрик — выбьет автоматы и сгорит транзистор, если делали сами делал не сильно грамотный человек, то блок будет гореть и плавиться и не факт, что автомат выбьет. Поэтому настоятельно советую пункт 2.
Теперь собственно к тесту. Я использую лампу накаливания на 12В и 10Вт. Ток у нее около 900-1100 мА, этого достаточно чтобы испытать наш блок. По сути просто повешу в качестве нагрузки на канал и посмотрю, что с напряжением на выходе и насколько их «перекосило», т.к. стабилизируется все по одной из 3-х обмоток.
![image](https://habrastorage.org/r/w1560/files/3fd/066/b88/3fd066b882a24012b4a5215e265c9387.png)
Рисунок 10 — Вид работы БП собственных нужд под номинальной нагрузкой канала
В следующей части я покажу результаты сборки и отладки ККМа, а так же поделюсь свои результатами под расчету выходной емкости. Там получились весьма интересные результаты, особенно при замене электролитов на пленку о чем и будет рассказ.
Формат дальнейших статей будет таким же — небольшие повествования о результатах, какие-то замечания и «советы» начинающим.
Еще один момент — комментарии я читать не буду, увы и ах… Отнимают они огромное количество времени, а польза от них чуть меньше чем ноль, т.к. чтение советов и мнения специалистов аля «да надо два АТХа слепить вместе и будет круто» —минздрав предупреждает вызывает рак мозга.
Если вам очень хочется что-то лично у меня спросить, посоветовать, обсудить какой-то вопрос, то добро пожаловать в ЛС.
Надеюсь до скорых встреч! Часть по ККМ уже написана в «Черновиках» и я постараюсь ее как можно быстрее довести до логического завершения и опубликовать на ваше обозрение.
Почему статья будет не большая
К сожалению, умудрился словить бан за какой-то из комментов, в итоге «черновики» оказались не доступны, в том числе и для данной статьи. Переписывать все с нуля ни времени, ни огромного желания нету. Поэтому покажу основные этапы, фотографии, тем более как показала прошлая статья — читают и комментируют исключительно большие специалисты, поэтому мои разъяснения вряд ли кому-то нужны.
Собственно, первый блок собран и уехал моему товарищу, второй я собираю уже для себя любимого — он и будет фигурировать в данной статье.
Собственно, первый блок собран и уехал моему товарищу, второй я собираю уже для себя любимого — он и будет фигурировать в данной статье.
![image](https://habrastorage.org/files/e39/85d/07e/e3985d07ea044f01ad026ac35e8be467.png)
Рисунок 1 — Вид печатной платы (сверху)
![image](https://habrastorage.org/files/76d/c14/f21/76dc14f21bfe4c4796bc56ed27a74969.png)
Рисунок 2 — Вид печатной платы (снизу)
Монтаж синфазного фильтра и блока питания собственных нужд
В данной статье я расскажу только о входном синфазном фильтре и многоканальном блоке питания для питания ШИМ контроллеров и системы охлаждения. Писать большие статьи не удобно и долго, поэтому решил дозировать в небольших количествах, но немного чаще.
С теоритической частью вы можете подробно ознакомиться в предыдущей статье, сейчас же я напомню, что речь идет о обратноходовом преобразователе, который имеет на выходе 3 гальванически развязанных канала по 15В каждый с номинальным током 1А. Этого более чем достаточно, чтобы запитать контроллеры. В реалиях можно было бы ограничиться и 200-300 мА на канал, но под рукой имелись только ETD34 и было решено делать с запасом — лишним не будет.
По началу хотел монтировать SMD компоненты разом в печке, но такой путь несколько усложняет отладку, поэтому запаиваем сначала компоненты входной группы + все компоненты для нашего флайбека:
![image](https://habrastorage.org/files/b91/a95/fb8/b91a95fb870a4b5088255e77c8987061.png)
![image](https://habrastorage.org/files/ddb/93e/0b0/ddb93e0b0ba744abac17c57d745c48d7.png)
Рисунок 3 — Внешний вид платы после монтажа компонентов синфазного фильтра и источника питания собственных нужд
Никаких сверхъестественных компонентов тут нет, но как вы наверняка заметили — трансформатора нет. Наверное, 60-70% вопросов, которые мне в ЛС задают так или иначе связаны с моточными изделиями, чаще всего: «Как намотать трансформатор (дроссель)?» и «Почему не работает, вроде намотал как надо?». Поэтому следующий раздел посвящен именно изготовлению трансформатора.
Изготовление трансформатора
Есть две основные проблемы из-за которых возникают проблемы с моточными изделиями, это зазор и определение начала обмоток. Именно два этих аспекта могут на корню «зарубить» весь ваш преобразователь, поэтому о них по подробнее.
1) Если посмотреть на любую схему блока питания, где есть трансформатор, то можно заметить «точку» около одного из концов обмотки — так принято обозначать ее начало. Выглядит это примерно так:
Рисунок 4 — Условно-графическое обозначение трансформатора
В однотактных преобразователях этот аспект играет ключевую роль, связано это с тем, что магнитный поток — это величина векторная, а значит ее направление так же важно, как и значение. Поэтому, когда начинаете мотать трансформатор, то обязательно помечайте от какого вывода вы начинали мотать, он и будет той самой точкой — началом. Так же все обмотки должны мотаться в одну сторону, это не совсем так, но именно в процессе намотки — все мотается в одном направление. В случае флайбека, когда вы распаяете все согласно «началу обмоток», то получится, что в первичной обмотке поток имеет обратное направление, именно поэтому передача энергии идет на обратном такте/ходе. Отсюда и название данной топологии. Соблюдение отметок «начало обмотки» и намотка в одном направление в процессе изготовления не позволят вам запутаться.
2) Зазор… В двухтактных преобразователях его нет (не всегда), поэтому данного вида трансформаторов он практически не касается, но вот при изготовлении дросселей и трансформаторов для однотактных преобразователей момент актуальный.
Если по-простому — зазор не дает вашему сердечнику насытиться, то есть чем больше зазор, тем большее количество
При увеличении зазора — уменьшается индуктивность обмотки. То есть, чтобы получить необходимое значение индуктивности нам придется намотать большее количество витков, а вот количество витков уже ограничивается размерами сердечника. Собственно поэтому нельзя получить ту самую «бесконечную
Что касается дросселей (кстати трансформатора однотактников тоже дроссели) — если он изготавливается из феррита, например, N87, то зазор обязателен! Иначе сердечник будет насыщаться и мощность преобразователя упадет почти до нуля. Именно поэтому часто люди, собрав БП и запустив на холостом ходе радуются, что работает, но под нагрузкой он «затыкается» — скорее всего в таких случаях дело в зазоре.
Теперь перейдем к процессу изготовления:
а) Выбираем подходящий набор, я использую ETD34. Он состоит из каркаса, 2-х частей сердечника с уже заводским зазоров 0.2 мм и скобы крепежные. Так же я использую в качестве изоляции «специальный скотч», его прелесть в том, что он тонкий и прочный, а значит практически не занимает места в окне трансформатора.
![image](https://habrastorage.org/files/7c2/632/320/7c263232016d465bb7a857d9e5d9f7bf.png)
Рисунок 5 — Комплект для изготовления трансформатора
Так же вам потребуется медный лакированный провод, желательно обмоточный. Чем хорош «обмоточный» — он после протяжки подвергается отжигу и поэтому более мягкий, а значит и мотать проще. На мелких трансформаторах не сильно критично, а вот на 500+ Вт уже руки скажут спасибо за такое, хотя он конечно и дороже на 10-15%, но решать вам. Я использую отожженный с диаметром 0.335 мм.
б) Приступаем к процессу намотки. Советую начинать наматывать с самой тонкой обмотки: в понижающих преобразователях это первичная обмотка, для повышающих это вторичная. Это позволит вам намотать аккуратно, плотно самую сложную обмотку, т.к. сделать это поверх «жирной и кривой» будет достаточно проблематично. Опять же малая мощность простит вам пренебрежение данным советом, а вот на мощностях 500+ Вт вам будет очень грустно.
После намотки каждого слоя первичной обмотки (у меня она в 3 слоя) изолируем в 1-2 слоя изоляционной лентой. Как намотали всю обмотку, распаиваем ее и изолируем обмотку в 3-4 слоя, это уже межобмоточная изоляция — она самая важная и от нее зависит напряжение развязки трансформатора.
![image](https://habrastorage.org/files/8d0/f91/8c9/8d0f918c9462438894343a2697570447.png)
Рисунок 6 — Вид трансформатора после намотки первичной обмотки и обмотки самопитания
в) Далее уже наматываем остальные обмотки, лучше в порядке повышения
Так же рекомендую после намотки всех обмоток и финальной изоляции «пшыкнуть» лаком, например, Plastik-71. Это позволит вам не переживать о возможной влаге, конденсате, пыли и прочей гадости. Лучше в 2-3 прохода, давая высохнуть предыдущим. И делать это лучше только на каркасе до сборки трансформатора + не забудьте прикрыть от лака выводы.
![image](https://habrastorage.org/files/608/0e4/8a9/6080e48a906145758a0a5ad41c09edc4.png)
Рисунок 7 — Вид каркаса после намотки и изоляции всех обмоток
г) Теперь остается просто собрать трансформатор. Сами половины сердечника можно закрепить с помощью скоб, а можно склеить. Последнюю операцию в идеале производить специальным клеем с добавлением дисперсного ферритового порошка, а так можно обычным моментом. Только настоятельно рекомендую клеить тонким слоем — иначе увеличится зазор и уменьшится индуктивность. Так же советую не намазывать клеем среднюю «ногу», это полностью лишает вас шанса разобрать его в случае необходимости.
![image](https://habrastorage.org/files/b58/781/086/b58781086d85401da64712bb61072567.jpg)
Рисунок 8 — Вид трансформатора после сборки
Финальная сборка
В общем-то осталось только напаять трансформатор на нашу плату и сборка данного узла будет завершена, останется лишь проверить работоспособность.
![image](https://habrastorage.org/files/fa4/071/6a1/fa40716a174a4dce9f72925972d53f63.png)
Рисунок 9 — Внешний вид платы после монтажа входных цепей и БП собственных нужд
Первое включение и тест на работоспособность
Включать оборудование в сеть, особенно собранное без опыта всегда страшно, страшно что бахнет или током ущипнет — не боятся только дураки. Поэтому если вы решили собрать устройство из статьи или какое-либо другое с питанием от сети, то первое включение после сборки лучше проводить с помощью специальных приспособлений. Есть несколько вариантов:
1) Тестовый стенд или лабораторный источник с выходом 0-400В как раз для таких случаев. Ценник на них начинается примерно от 80-120 тыс. руб., поэтому по определенным причинам не все могут себе такое позволить дома, да и вряд ли вы собираете по 2-3 новых блока в неделю чтобы такое оборудование было актуально. Так что надо ли оно вам?
2) Включение через трансформатор 1:1 + электронный предохранитель. Такой способ дешевый, а значит доступен всем. Трансформатор отвяжет устройство и вас от сети, а предохранитель не даст блоку пыхнуть. Данное оборудование колхозится за 1000 руб, явно доступнее первого пункта, а главное для любителей ничем не хуже.
3) Наверное классика жанра — выпаиваем предохранитель и вместо него впаиваем лампу 230В на 60 Вт. Только лампа накаливания! Такая замена не даст блоку сгореть. Если все хорошо, то без нагрузки при включении лампочка загорится и погаснет: вспыхнет, т.к. зарядится входная емкость. Если загорелась и не гаснет, то где-то КЗ — выключаем и проверяем схему.
Только не забудьте разрядить высоковольтные конденсаторы! Батарея из двух 470 мкФ кондеров разряженная в руку (особенно если слегка влажная) с вероятностью 90% обеспечит вам путешествие с мигалками до ближайшей больницы или в морг. Постоянный ток намного опаснее переменки, не зря на электрический стул подводят постоянку.
4) Вариант для
Теперь собственно к тесту. Я использую лампу накаливания на 12В и 10Вт. Ток у нее около 900-1100 мА, этого достаточно чтобы испытать наш блок. По сути просто повешу в качестве нагрузки на канал и посмотрю, что с напряжением на выходе и насколько их «перекосило», т.к. стабилизируется все по одной из 3-х обмоток.
![image](https://habrastorage.org/files/3fd/066/b88/3fd066b882a24012b4a5215e265c9387.png)
Рисунок 10 — Вид работы БП собственных нужд под номинальной нагрузкой канала
Заключение
В следующей части я покажу результаты сборки и отладки ККМа, а так же поделюсь свои результатами под расчету выходной емкости. Там получились весьма интересные результаты, особенно при замене электролитов на пленку о чем и будет рассказ.
Формат дальнейших статей будет таким же — небольшие повествования о результатах, какие-то замечания и «советы» начинающим.
Еще один момент — комментарии я читать не буду, увы и ах… Отнимают они огромное количество времени, а польза от них чуть меньше чем ноль, т.к. чтение советов и мнения специалистов аля «да надо два АТХа слепить вместе и будет круто» —
Если вам очень хочется что-то лично у меня спросить, посоветовать, обсудить какой-то вопрос, то добро пожаловать в ЛС.
Надеюсь до скорых встреч! Часть по ККМ уже написана в «Черновиках» и я постараюсь ее как можно быстрее довести до логического завершения и опубликовать на ваше обозрение.