Power converter v 6202 smn схема
Привет, Дзен. Как всегда, на ремонт приносят много разной техники, но бывает и такое, что неисправность находится далеко не сразу.
В ремонте инвертор на 220в.
Проблема в том, что он не работает ), со слов клиента. Владелец категорически не хочет приобретать новый, современный инвертор. Поэтому, нужно восстановить этот.
Ну что ж. Приступаем. Разбираем корпус устройства и добиваемся до внутренностей.
После визуального осмотра платы повреждённых элементов не увидел, а вот запаянные вместо силовых предохранителей мычки заметил. Пока они не мешают, заменю их после восстановления устройства.
Естественно, первое подозрение пало на неисправность силовых ключей, мосфетов. Так как это довольно часто случается из-за перегрева. Но нет, не в этот раз. Все силовые элементы в норме.
На плате установлена микросхема lm324, которая задаёт определенную логику работы устройства.
На 4 ножке микросхемы я увидел заниженное сопротивление, которое пришло в норму после снятия этой микросхемы с платы. Это значит, она неисправна. Ставим новую.
И да, после замены микросхемы состояние устройства изменилось. Нет, полноценно оно не работает, но уже горит красный светодиод на передней панели. Что говорит о том, что инвертор находится в состоянии ошибки.
Значит, есть ещё что то, что мешает нормальной работе устройства.
После получасового осмотра и измерений нашел заниженное сопротивление на одном из входов операционного усилителя. А причиной стало изменение сопротивления резистора в несколько раз.
Временно подкинул новый резистор с нижней стороны платы для попытки включения и проведения тестов инвертора.
Этого оказалось достаточно, инвертор запустился. Теперь запаиваем резистор на штатное место и собираем все в корпус. Без корпуса тестировать и проверять нельзя, так как корпус является радиатором охлаждения для некоторых силовых элементов.
Запускаю инвертор от лабораторного блока питания и подключаю нагрузку. А качестве нагрузки использую лампы накаливания. Все в норме. Устройство готово к дальнейшей работе.
Инверторы
Несмотря на великое множество всевозможных устройств и приборов, предназначенных для работы от электросети автомобиля (далее по тексту БАС – бортовая автомобильная сеть 12 – 30 V), большим спросом пользуются конвертеры, обеспечивающие питание таких устройств, как ноутбук, переносной телевизор, стереосистема, зарядное устр-во для мобильного телефона, электроинструменты.
Инвертор автомобильный схема
В первую очередь такие преобразователи нужны тем, кто по долгу службы проводит в дороге большую часть жизни, или тем, кто даже в недолгие часы нахождения вне дома не хочет отказываться от использования привычных домашних электроприборов.
Существуют как промышленные образцы таких конвертеров, так и радиолюбительские, кустарные. И те, и другие преобразуют напряжение БАС в формат ЭСОП (электрическая сеть общего пользования). По обыкновению, схемотехническое решение таких преобразователей напряжения (ПН) выглядит следующим образом: двухтактный задающий генератор формирует последовательность импульсов с частотой 100 Гц, управляя при этом мощными транзисторными ключами в пушпульной схеме (двухтактном усилительном каскаде). Ключи, в свою очередь, нагружены на симметричные первичные полуобмотки силового повышающего трансформатора, со вторичной обмотки которого снимается требуемое напряжение 220V/50Hz.
Типичная сложность, с которой сталкиваются при этом радиолюбители-электронщики – необходимость изготовления выходного трансформатора, или приобретение оного с нужными параметрами. Однако, всех этих трудностей можно избежать, если выход такого ПН сделать бестрансформаторным. Правда, полученный ПН в этом случае будет уже с двойным преобразованием частоты, и в техническом плане будет более сложным.
Но у каждого есть право выбора между муторностью и монотонностью накручивания обмотки трансформатора с изготовлением несколько более сложной печатной платы и неизбежно громоздкой традиционной трансформаторной конструкцией ПН, и малым объемом и весом бестрансформаторного устройства.
На рисунке выше представлена принципиальная схема DC-AC конвертера. Это основная часть ПН, предназначенного для преобразования постоянного напряжения +220В, получаемого от любого высокочастотного преобразователя, в переменное ~220V/50Hz. В осциллограмме Uвых такого конвертера, так же, как и на выходе простейшего трансформаторного ПН, нет синусоиды.
Имеются лишь прямоугольные импульсы с затянутым фронтом и спадом, округленные простыми фильтрами, имеющимися на выходе конвертера. Для электроприборов, которые планируется эксплуатировать в дороге, такая форма напряжения вполне приемлема.
Центральная микросхема TL494CN (см.рисунок) формирует последовательность прямоугольных импульсов частотой 100Hz, которые через выводы 8 и 11 и резисторы R17 и R19 подаются на затворы транзисторов T4 и Т6. Эти транзисторы образуют т.н. нижние плечи мостового коммутатора. Учитывая, что частота переключения относительно невысока, а емкости затворов транзисторных ключей не очень сильно влияют на время отзыва напряжения на затворах, сопротивление затворных резисторов выбрано больши?м.
Шунтированы эти резисторы переходами диодов VD3 и VD4 (см. рисунок), которые активируются при спаде управляющего напряжения, тем самым нейтрализуя действие затворной емкости при ее разряде.
Верхние плечи коммутирующего моста управляются перезарядом емкостей С7 и С8 при переключении транзисторов T1 и Т2 из одного состояния в другое. На практике получается, что положительный заряд, накопленный конденсаторами через диоды VD1 и VD2 при запертых транзисторах Т1 и Т2, мгновенно передается затворной емкости при открывании Т1/Т2, эффективно запирая верхние ключи коммутирующего моста.
По факту, ключами на транзисторах управляют конденсаторы C7 и C8, а транзисторы Т1/Т2 всего лишь коммутируют обкладки конденсаторов и инверсируют управляющий импульс. Более подробно действие бустрепных каскадов описано в книге Семенова Б.Ю. «Силовая электроника: от простого к сложному», (изд. Солон-пресс, 2005г, стр.332).
В данном случае налицо сочетание приемлемости и необходимости, потому как для получения управляющих импульсов достаточно большой длительности понадобился бы широкополосный переходной трансформатор, который обеспечивал бы их прохождение.
Это значит, что конвертер в конечном виде имел бы бо?льшую индуктивность, и следовательно, бо?льшие габариты, что не всегда желательно. В нашем случае низкая частота коммутации позволила исключить специализированные и довольно дорогие интегральные драйверы.
Автоматическое поддержание симметрии импульсов выполнено на резисторах R21/R24, конденсаторах С3/C12 и диоде VD7, а сигнал рассогласования подается на вывод 4 DA1. Резисторы R2/R3 обеспечивают симметрию выходных импульсов на начальном этапе. Усилитель ошибки в DA1 задействован лишь один (выводы 15 и 16 DA1), он отслеживает перенапряжение на входе питания, а также запирает выходные ключи при возникновении аварийной ситуации.
Кроме того, девиация постоянного напряжения, возникающая в случае пробоя или обрыва одного из 4-х ключей коммутатора, вполне может привести к появлению высокого уровня напряженности на выводе 15 DA1 (см. рисунок), провоцируя появление сигнала ошибки на выводе 3 DA1, что также приведет к запиранию силовых ключей коммутатора.
Светодиод HL1, индицирующий предаварийную нестабильность конвертера, будет работать только при наличии переменного U на выходе конвертера.
Нелишним будет отметить, что TL494CN довольно чувствительна к качеству разводки печатной платы.
Опытный образец конвертера запитывался напряжением +220V, выпрямленным диодным мостом ШИ-стабилизированного DC/AC инвертора c широтно-импульсной модуляцией на микросхеме TL494 с рабочей частотой 72кHz, драйверами на эмиттерных повторителях, управляющими ключами на полевых транзисторах, которые, в свою очередь, нагружены на трансформатор, очень схожий с трансформатором системного БП персонального компьютера.
То есть, расчет трансформатора уже практически произведен (сталкивающимся с такими расчетами радиолюбителям это скажет о многом). Микросхема DA1 запитана от отдельной обмотки этого трансформатора через однополупериодный выпрямитель с выходным напряжением 15В.
При построении конвертера ( при его моделировании, разводке платы и непосредственно при пайке) для расчета Rt и Ct (компоненты, задающие время тактового генератора TL494, которыми являются соответственно резистор R7 и конденсатор С2), для расчета частоты генератора при его двухтактном включении рекомендуется воспользоваться следующей формулой: F=1/(2Rt*Ct) (вывод 13 соединен с опорным напряжением на выводе 14). При подборе конденсаторов С4, С5 и С11 важно реализовать симметричное затягивание фронта/спада импульсов осциллографом.
Собранный таким образом ПН сможет легко зажечь лампу накаливания мощностью 150W. В качестве превентивной меры рекомендуется установить радиатор охлаждения, хотя бы с небольшой охлаждающей площадью.
Описанный выше конвертер, конечно же, сможет работать и при бо?льшей нагрузке (теоретически параметры силовых ключей позволяют это, но нужна экспериментальная проверка). Скорее всего, возникнет необходимость увеличения площади охлаждения радиатора. Также, в этом случае, придется изменить номиналы резисторов в схеме драйверов.
Конечно, неплохо сделать схему для преобразования напряжения на транзисторах, но есть и более современный выход: специализированные микросхемы dc/dc преобразователей.
Их достоинствами является стабильное выходное напряжение с использованием внутреннего стабилизатора, защита от короткого замыкания, малый собственный ток потребления.
Одной из серий таких микросхем, позволяющей сделать простой преобразователь для питания мультиметра является серия NCP1400.
Преобразователь состоит из встроенного генератора с фиксированной частотой 180 кГц, импульсного регулятора широтной модуляции, усилитель ошибки с фазовой компенсацией. Это обеспечивает стабильность преобразователя при работе в прерывистом режиме, мягкий старт, стабильное выходное напряжение. Микросхема активируется, если к выводу СЕ приложено напряжение, равное или превышающее 0,9 В. Чип отключается, если приложено напряжение менее 0,3 В. Это позволяет, отключая микросхему, экономить энергию батареи, хотя ток потребления микросхемы при работе в холостом режиме - менее 50мкА. Кроме того, микросхема включает в себя мощный MOSFET переключатель (транзистор) с токовой защитой.
Серия устройств NCP1400A доступна в корпусах SOT23-5 с семью стандартными регулируемыми выходными напряжениями. Линейка этих микросхем позволяет делать преобразователи с выходным напряжением от 1,8 до 5 В.
В зависимости от индекса выходное напряжение у серии NCP1400 NCP1400ASN19T1 = 1.9 V, NCP1400ASN25T1 = 2.5 V, NCP1400ASN27T1 = 2.7 V, NCP1400ASN30T1 = 3.0 V NCP1400ASN33T1 = 3.3 V NCP1400ASN50T1 = 5.0 V так что внимательнее при покупке! Я применил микросхему NCP1400ASN50T1 с выходным напряжением 5.0 V
Кроме микросхемы - всего четыре детали. Диод - самый большой источник потерь в DC/DC конвертере. Наиболее важным параметром, влияющие на их эффективность - величина прямого падения напряжения, и время обратного восстановления. Прямое падение напряжения создает потери только в то время, когда через него течет в нагрузку прямой ток. Обратное время восстановления генерирует потери, когда диод смещен в обратном направлении, и ток, кажется, действительно течет в обратном направлении через диод из-за рассасывания неосновных носителей заряда с P − N перехода. Поэтому диод желательно с минимальным падением напряжения (с барьером Шоттки), но достаточно быстрые.
Конденсаторы лучше применять неполярные (керамические), емкостью 2,2 - 10 мкФ. Можно параллельно керамическим конденсаторами включить электролитические, емкость их (особенно на выходе) тем больше, чем больше выходной ток. Значения индуктивности между 18 мкГн и 27 мкГн.
Индуктивность, как и емкость зависит от выходного тока: чем меньше значения индуктивности, тем больший выходной ток. Более высокая индуктивность позволяет получить меньший ток. Желательно выбрать дроссель с наименьшим возможный сопротивлением постоянному току, обычно меньше 1 Ом, чтобы минимизировать потери. Поэтому берите провод потолще.
Возникает вопрос: причем здесь мультиметр, если на выходе 5В! Ставить еще один преобразователь 5В в 9 В? Ничего подобного. Все гораздо проще.
Секретом данной схемы является дроссель L1, который имеет отвод от середины (мотается в два провода). Поэтому напряжение на выходе в два раза выше, чем выходное напряжение микросхемы. Вывод СЕ подключен к батарее, поэтому чип работает постоянно.
Но можно и сэкономить энергию, организовав прерывистую работу микросхемы при отсутствии нагрузки. Для этого нужно закорачивать вывод СЕ на землю. Сделать это можно используя транзисторный ключ.
Работа схемы основана на том, что при отключении нагрузки напряжение на выходе повышается. В этот момент нужно резистором R2 выбрать напряжение, при котром транзистор VT1 откроется, его сопротивление станет малым и напряжение на выводе СЕ станет меньше напряжения отключения (0,3 В). Чип выключится. Постепенно конденсаторы С4 и С5 будут разряжаться, а напряжение на них падать. Напряжение на движке R2 так же будет уменьшаться, а сопротивление транзистора и напряжение на его коллекторе будет расти. Как только оно превысит 0,9 В, чип запустится и напряжение на выходе начнет расти. Интервалы работы чипа намного короче пауз, так как ток зарядки конденсаторов во много раз больше, чем ток разряда, поэтому экономия энергии будет достаточно значимой. Это зависит также от емкости С4 и С5. Чем больше их емкость, тем больше длина интервала.
Вот такая интересная микросхема. Да, нужно сказать, что хотя в даташите анонсируется ее работа при напряжении на входе до 0,8 В, но отдаваемый при этом ток не будет превышать 10мА, иначе напряжение на выходе падает. Поэтому лучше всего будет использовать две батарейки или два аккумулятора. Но две батарейки не влезут в Крону! Есть отличный выход - использовать плоский литий-полимерный аккумулятор, например, типа 502530.
Размер этой батареи 30х25х5мм. При токе 100 мА ее хватит на 3 часа, но обычно при измерении напряжения и тока, потребляемый ток будет около 75 мА, а с использованием схемы рис. 5 и того меньше (если выключать мультиметр). Так что, имея два акумулятора можно жить спокойно.
Но у этой микросхемы есть один маленький недостаток - фиксированное напряжение на выходе, но он искупается ее достоинствами.
Немного теории: чтобы перенести модулированный сигнал на другую частоту, нужен только генератор и аналоговый смеситель сигналов. Основано такое преобразование на известном эффекте перемножения двух радиочастот F1 и F2. В смесителе при этом возникают два побочных радиосигнала F1+F2 и F1-F2. Так вот этот конвертер и принимал и FM и УКВ станции одновременно.
Когда то, перестраивали наоборот импортные приемники с ФМ диапазоном на УКВ, и эта процедура немного попроще, там было достаточно изменить количество витков в двух катушках - входной и гетеродинный, то есть для перевода в УКВ добавить по два витка или перемотать с количеством витков на два больше не изменяя внутренний диаметр, а потом подстроить их сжимая или раздвигая витки укладая при этом границы диапазона и входной контур по наилутшему приему. Но с нашими старыми радиоприемниками такое проделать не удается простыми методами, там конструкция немного другая и контура намного сложнее, там нужно кардинально менять индуктивности и емкостя, как входные так и гетеродинные. Да и ФМ диапазон значительно шире нашего УКВ, и впихнуть его в наш диапазон очень сложно, а в некоторых случаях невозможно. Нужно еще и конденсаторы "растяжки, стяжки" диапазонов подбирать.
Так что если не удается перестроить приемник на ФМ или не хватает навыков, то конечно лучше использовать конвертер. Один из самых удачных конвертеров который встречал и неоднократно делал - это конвертер на импортной микросхеме LA1185. Конвертер на К174ПС1 на порядок хуже этой микросхемки, плюс LA1185 еще имеет УВЧ, что дает некоторое усиление входного сигнала, несколько децибел, но ощутимых.
Если применить резонатор на 27 МГц, то прием будет возможен в пределах от 91 до 100 МГц. Чтобы принять остаток диапазона (100-108 МГц) нужно заменить резонатор на 35 МГц, тогда прием возможен в пределах части диапазона 99-108 МГц. Таким образом, для приема всего диапазона нужен переключатель резонаторов.
Если нужно выполнить преобразование в обратном направлении, то для приема частот диапазона 64-73 МГц достаточно одного кварца, на любую частоту в пределах 27-35 МГц. При использовании резонатора на 27 МГц прием будет от 61 до 81 МГц, а при кварце на 35 МГц - от 53 до 73 МГц.
Сигнал от антенны поступает на входной контур L1-C2, который должен быть настроен на середину принимаемого диапазона. С этого контура сигнал поступает на вход УРЧ микросхемы. Контур L2-C6 такой же как и L1-C2, но это выходной контур, на который нагружен УРЧ. С него через С5 сигнал поступает на преобразователь. Частота гетеродина установлена кварцевым резонатором Q1. А контур L3-C7 на выходе смесителя преобразователя частоты. С него сигнал подают на антенный вход приемника. Этот контур должен быть настроен на середину рабочей части диапазона, в который происходит преобразование.
Катушки бескаркасные, с внутренним диаметром 4,5 мм. Намотаны медным проводом диаметром около 1 мм. По числу витков здесь катушки двух видов, - 6 и 4 витка. А то как они размещены по схеме зависит от направления преобразования. Налаживание заключается в настройке контуров изменяя индуктивность катушек путем сжатия - растягивания их витков.
Другие принципиальные схемы FM конвертеров
Следующая схема конвертера на 2-х транзисторах. КТ363 и КТ315. На фото написано, что КТ363 можно заменить и на КТ361. Данная схема подключается выходом на вход антенны приемника, а вход - на саму приёмную антенну.
Результат работы конвертера FM очень хороший. По чувствительности и селективности отличные показатели, в сравнении с "промышленным конвертером" - небо и земля. Конвертер состоит из входного усилителя, гетеродина и смесителя. Для настройки желательно иметь генератор, осциллограф или ВЧ вольтметр.
В общем выбирайте любую схему и паяйте. Они все рабочие. Обзор подготовили alex100 и Chip1414.
Форум по обсуждению материала FM КОНВЕРТЕР
Теория и практика применения суперконденсаторов в различных системах беспроводной связи IoT.
Самодельный функциональный генератор сигналов 0,1 Гц - 100 кГц на микросхеме ICL8038.
В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
В этой теме постараюсь объединить различные компактные переносные блоки питания и DC DC преобразователи, создание своих печаток на основе промышленных, когда нет возможности приобрести или нужно сделать по быстрому, их настройка и мелкий ремонт.
Понадобилось сделать простенький преобразователь с 24В на 12В, есть Китайские варианты, но решил сделать свою печатку на их основе но как обычно бывает не нашёл нужный полевик. Печатка готова, выложу для проверки, у кого есть нужные детали, проверьте и дайте описание работы!
Для более детального рассмотрения схема мини DC преобразователя на мс МР2307.
DC_DC преобразователь на LM2596.
Простенький БП на DC DC преобразователе:
Да, реализовал с полгода назад такой. С БП от струйного принтера на 24 вольта.
В корпусе от звукоснимателя для гитары.
Работает неплохо. Это мой дежурный БП сейчас.
Светодиоды индикации (все три) вывел на лицевую панель. Обычными трехмиллиметровыми светодиодами.
Тем кто надумает повторять советы:
Светодиоды выбирайте того же цвета. Они отличаются напряжением и при попытке изменить цвета возникали проблемы. Ну или оставьте их на месте и сделайте световоды.
Второе. Перед выходным разъемом советую поставить LC фильтр. С катушкой из двух обмоток встречно-параллельно. На десяток-другой витков. Это сильно снижает уровень помех на выходе.
Имейте в виду, что в режиме ограничения тока уровень помех будет заметно выше.
Советую теплоотвод под всей платой. Я использовал терморезину с Али и аллюминевую пластину. Ее же можно и крепить к корпусу.
Обратите внимание. Ручки на потенциометры я не ставил. Чтобы случайным задеванием не убить питаемое устройство.
Если вам нужно точная установка напряжения либо тока, то используйте многооборотные резисторы как на схеме, либо последовательно переменный резистор с меньшим номиналом. Грубо-точно.
Ещё один небольшой БП на основе DC DC LM2576, печатку автора кардинально переделал:
Читайте также: