マッチボックス9ボルト、1,1アンペアの高度なスイッチング電源。スキーム、説明

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マッチ箱のスイッチングモード電源の改良 (9 ボルト、1,1 アンペア)。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、マッチボックスのサイズのケースに配置できる単純な安定化スイッチング電源（SMPS）について説明します。このデバイスは、電力密度の増加、優れた再現性を特徴とし、過電流を恐れません。

小型 SMPS の説明はインターネット上で繰り返し公開されています。一般に、これらは出力が低いデバイスです。たとえば、「マッチ箱内の SMPS」の前身は、負荷に最大 0,63 W の電力を供給しました。これは、マッチ箱またはクローナ電池の寸法に配置されたものの中で最も強力な電源の 35 つです。さらに、これらのソースの効率は低く、通常は XNUMX% を超えませんでした。

提案されたフライバック SMPS はマッチ箱内に配置することもできますが、その出力は最初のオプションの 15 倍、効率は 2,5 倍です。このような高いエネルギー性能は、Power integrations の TinySwitch ファミリの特殊な TNY255P マイクロ回路の使用により実現されました。 SMPS は出力電圧を安定させ、パルスを通過させることで負荷の過負荷と短絡に対する保護を備えており、使用される超小型回路には過熱保護ユニットが含まれています。

主な技術的特徴

AC 電源電圧、V ................................................220±20%
供給電圧周波数、Hz ................................................................ ………………40……400
無負荷時の消費電力、W、以下 ...0,31
変換周波数、kHz................................................................ ......................................115...140
定格出力電圧、V................................................................ …………9
最大出力電力、W................................................................ …… ..10
最大効率、%................................................................ ......................................................88
比電力、W/dm3................................................................ ......................................................300
重量 (ハウジングなし)、g、それ以上 .................................................................... ...................................28

米。 1（クリックで拡大）

SMPS の図を以下に示します。 ごはん Xnumx。ヒューズ FU1 は緊急事態から要素を保護します。サーミスタ RK1 は、コンデンサ C2 の充電電流パルスをダイオードブリッジ VD1 にとって安全な値に制限し、コンデンサ C1 とともに RC フィルタを形成し、SMPS からネットワークに侵入するインパルスノイズを低減します。ダイオードブリッジ VD1 は主電源電圧を整流し、コンデンサ C2 は平滑用です。トランス T1 の一次巻線の電圧サージは、ダンピング回路 R1C5VD2 によって低減されます。コンデンサ C4 は、DA1 マイクロ回路の内部素子に電力を供給するパワーフィルタであり、その公称静電容量は 0,1 ～ 4,7 μF の範囲になります。

出力整流器はショットキーダイオード VD3 に組み込まれており、出力電圧リップルは LC フィルタ C6C7L1C8 によって平滑化されます。要素 R2、R3、VD4、および U1 は、DA1 マイクロ回路とともに、負荷電流と主電源電圧が変化したときに出力電圧を安定化します。電源投入表示回路は、LED HL1 と電流制限抵抗 R4 を使用して構成されています。

固定抵抗器 MLT、C2-23、P1-4 を使用、トリマー - Bourns の 3329N-1 または国内アナログ SPZ-19a、酸化物コンデンサ - 輸入品、C1、C3 および C5 - 高電圧セラミック CD2200Z5V、DEBB33D222KA2B、C4、 C7、C8 - K10-506。 NTC シリーズサーミスタ (負の TCS 付き) - SCK-103。チップ TNY255P は TNY255G、TNY256P または TNY256G、ダイオード HER208 - HER106、HER107、HER206、HER207、1N4937、FR306 または BY399、ダイオード 1N5822 - SR360、31DQ04、31DQ06、90SQ045 と交換可能です。 170. KS162A ツェナーダイオードは KS175A、KS817A ツェナーダイオードに置き換えることができ、RS817 フォトカプラは LTV816、RS816、LTV1 に置き換えることができます。 LED - 任意の小型のもの、できれば青または緑。ヒューズ FU2 は構造的なもので、プリント導体によって基板上に形成されており、直径 0,03 mm の銅巻線 (PEV-XNUMX など) で置き換えることができます。

トランスの製造には、18NM フェライト製の装甲磁気コア B2000 (トリマーなし) が使用されました。一次巻線には直径 182 mm のワイヤが 0,11 回巻かれ、二次巻線には直径 20 mm のワイヤが 0,6 回巻かれます。巻線の間には、音響ノイズを低減するために、ラブサンまたはワニスを塗った布テープの 0,16 層を置き、パラフィンを含浸させる必要があります。磁気回路のカップ間に0,23...10 mmの隙間を作る必要があり、そのためにフッ素樹脂、グラスファイバー、または極端な場合にはボール紙で作られたガスケットを使用できます。インダクタは、6NM フェライト製の標準サイズ K2x2000x16 の磁気コアに巻かれており、最大 0,6 ～ 200 mA の出力電流を持つ直径 300 mm のワイヤと 3 ～ 4 ターンのワイヤが含まれています。直径 0,8 mm、最大 1,1 A の電流が流れます。磁気回路の鋭いエッジは、最初にサンドペーパーで鈍くしてから、ラッカーテープの層で包みます。トランスとインダクタを巻くには、PEV-2、PETVM、PETV-1、PETV-2、PET-200-1 のブランドのワイヤを使用する必要があります。

マッチボックス9ボルト、1,1アンペアの高度なスイッチング電源。スイッチング電源基板
図。 2

PCB 図面を以下に示します。 ごはん Xnumx、厚さ1...1,5 mmの片面フォイルグラスファイバーラミネートで作られています。マイクロ回路はパネルに取り付けられ、磁気回路カップは一緒に圧縮され、真鍮のブッシングに反対側からねじ込まれたXNUMX本の真鍮のネジで基板に固定されます。すべての抵抗とダイオードは基板に対して垂直に取り付けられます。組み立てられた基板の外観は次のとおりです。 ごはん Xnumx。点検・調整後、絶縁材のハウジングに収めます。

マッチボックス9ボルト、1,1アンペアの高度なスイッチング電源。スイッチング電源の外観
図。 2

SMPS のセットアップは、トリミング抵抗 R3 を使用して出力電圧を正確に設定することになります。

著者： E.モスカトフ、タガンログ、ロストフ地域

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