Hoy damos un paso un paso más arriba en electrónica, a saber, ensamblaremos un rectificador síncrono. El dispositivo no es nuevo, pero aún no es muy popular.
El autor de este producto casero es Roman (autor del canal de YouTube "Open Frime TV").
Como sabe, en cualquier fuente de alimentación la salida es un diodo rectificador. Recientemente, los diodos Schottky se usan ampliamente, ya que tienen una caída de voltaje más baja y, por lo tanto, se calientan menos. Pero todavía hay calefacción, y a altas potencias es impresionante.
Si coloca un diodo ultrarrápido, la situación es aún peor, ya que la caída de voltaje es mayor, y a partir de aquí aparece uno de los problemas más importantes: estos son los radiadores.
En el buen sentido, no puede configurar el lado alto y el lado bajo en un radiador, ya que puede producirse una falla y llegar a la salida un alto voltaje. Por lo tanto, debe separar los lados frío y caliente en diferentes radiadores. Pero no todos tienen la cantidad correcta de radiadores para enfriar todo. Y a altas capacidades no se puede prescindir de enfriamiento forzado.
Las personas inteligentes comenzaron a pensar en este problema y encontraron una salida simple: usar transistores de efecto de campo en lugar de diodos.
Su resistencia de canal abierto es muy pequeña y, por lo tanto, la corriente que fluye a través de ellos producirá menos calor. A primera vista, todo es simple, pero no. Para un funcionamiento correcto, los transistores necesitan un control adecuado. Aquí, las personas inteligentes también trabajaron y crearon microcircuitos para controlar los transistores en un rectificador síncrono.
Solo tenemos que ensamblar el circuito y descubrir cómo funciona. El esquema en sí está en frente de usted:
Como puede ver, no hay nada en absoluto aquí. El chip rectificador está solo en el paquete smd.
De esto resulta que el esquema de control no ocupará mucho espacio y la eficiencia aumentará significativamente. Entonces, intentemos averiguar cómo funciona. Lo primero que llama la atención es que el punto medio será un plus, y los puntos laterales serán un menos.
Eso es porque los transistores se encienden en la dirección opuesta.
El rectificador funciona de esta manera: por ejemplo, durante el primer pulso tenemos tales signos en los devanados.
Este chip monitorea y abre el transistor inferior.
La corriente en este momento fluye a lo largo de este circuito:
Esto es seguido por un segundo impulso.
Ahora el transistor superior se abre y pasa corriente a la carga.
Los ingenieros electrónicos experimentados recordarán inmediatamente el diodo interno en el transistor, pero si observa los signos de voltaje nuevamente, queda claro por qué el transistor se enciende en la dirección opuesta.
Mientras un transistor está abierto, el segundo está soportado por un alto voltaje y el diodo a priori no puede pasar corriente.
Pero cada acción tiene consecuencias, en nuestro caso esto se manifiesta en el hecho de que se aplican dos amplitudes de voltaje al transistor. Como entiendes es malo. Aprendemos más sobre esto en el cálculo real.
Ahora, en cuanto a los elementos restantes del circuito. Se necesita un diodo zener para limitar la fuente de alimentación del microcircuito, ya que no debe exceder los 20V.
El condensador suaviza la tensión de alimentación del chip.
La resistencia que va al suelo se puede seleccionar en el rango de 25 a 150 kOhm, afecta la velocidad de apertura del transistor. El autor eligió una resistencia de 30 kOhm, que es suficiente.
Además, la resistencia de la puerta afecta la velocidad de apertura, su clasificación puede ser de 10 a 30 ohmios, puede ampliar el límite más, esto depende de usted.
Para probar la operabilidad de este circuito, tuve que dibujar un sello. Esta es una placa rectificadora síncrona pura. Puedes descargar el circuito y el sello AQUÍ.
Puede integrarse en cualquier fuente de alimentación de medio puente y olvidarse del sobrecalentamiento de la parte de salida. Como puede ver, el sello resultó ser compacto. El ancho de las pistas de potencia es pequeño, pero como se mencionó anteriormente, este es el diseño.
Cuando la placa se haya grabado, sueldela. Las dificultades pueden surgir solo con el microcircuito, pero si lo intentas, todo saldrá bien. Como resultado, obtenemos un dispositivo tan hermoso:
Ahora hablemos con más detalle sobre el cálculo. Como se trata de una versión de prueba del autor y no está equipado con una parte maestra, utilizaremos un transformador externo de algún proyecto antiguo para iniciarlo. La parte principal aquí es IR2153. La salida debe recibir aproximadamente 24V.
Los cálculos de este bloque frente a ti:
Estamos interesados en un parámetro como el valor de amplitud del voltaje secundario, tenemos 28V. Y ahora multiplicamos este valor por 2, como se mencionó anteriormente. Y en el voltaje recibido tenemos que elegir un transistor. Entramos en el catálogo de transistores del mercado de la radio y comenzamos a mirar lo que está disponible.
Y aquí surgen los inconvenientes de un rectificador síncrono, que aparecen en la relación de precio, voltaje del transistor y resistencia de canal abierto.
Como puede ver, cuanto mayor es el voltaje, mayor es la resistencia, y si la resistencia es baja, entonces el precio de este transistor es bastante alto. Pero entonces todos decidirán si necesita un rectificador de este tipo o no.
Para elegir de manera óptima un transistor, necesitamos comprender cuánta potencia se disipará. La ley de la abuela Ohm nos ayudará con esto.
Seleccione el transistor en doble amplitud. La relación precio-resistencia del canal, la elección cayó en 75nf75.
Después de calcular una corriente de 10A, obtenemos una potencia de salida de 1.1W. Ahora compare el rectificador síncrono con un diodo schottky. Con el mismo 10A obtenemos 4W. El resultado es obvio.
En general, el significado de un rectificador de este tipo es el siguiente: a voltajes bajos es varias veces mejor que un diodo, pero con un aumento en el voltaje, la imagen ya no es tan hermosa.
El precio de los componentes es alto y la eficiencia es un par de por ciento más alta. Veamos cómo funciona el dispositivo. Conectamos el circuito secundario con cables directamente a la placa y observamos el voltaje de salida, que es de aproximadamente 24 V, que corresponde al calculado previamente.
Esto significa que la placa está funcionando normalmente. No es aconsejable realizar una prueba de calentamiento ya que el controlador es débil. Ahora solo estamos verificando el rendimiento.
Ahora, para demostrar el trabajo, podemos colocar la sonda del osciloscopio en la puerta del transistor y ver cómo se abre.
Como puede ver, el impulso está un poco abrumado. Esto significa que las pérdidas de conmutación se agregarán a la calefacción, pero no son tan significativas.
Sí, y sin embargo, durante la construcción de este rectificador, puede pisar fácilmente el rastrillo. Aparecen en forma de transistores no originales, en los que la resistencia del canal abierto se indica mucho más en la hoja de datos. Este es ahora un tema muy relevante.
Bueno, este es el momento de terminar. Gracias por su atencion Hasta pronto!