Практика  >>  Модули

Модуль питания собран по схеме обратноходового преобразователя на полевом транзисторе.

Напряжение 18 В используется для питания схемы управления, к которой подключены драйверы с отрицательным смещением на затворе управляемого транзистора.  Повышенное, по сравнению со стандартными 15 В, напряжение питания драйверов, позволяет получить на их выходе амплитуду сигнала 15 В, и отрицательное смещение 2,5 В, обеспечивающие надёжное включение и выключение практически любого  полевого и IGBT транзистора.
Напряжение 13,5 В используется для питания вентиляторов на 12 В, силового реле  и другого вспомогательного оборудования. Несколько повышенное напряжение на вентиляторах ощутимо увеличивает их производительность. 
Трансформатор TV1 выполнен на сердечнике EPCOS E30/15/7 N87 с прокладками 0,2 мм между крайними кернами, (Суммарный зазор 0,4 мм).
Обмотка 1-2 намотана первой, проводом ПЭТВ-2-0,315 мм, в два слоя, по 40 витков в слое. Между слоями обмотки проложен один слой лакоткани. 
Поверх первичной обмотки проложено два слоя лакоткани и тем же проводом намотано 5 витков обмотки связи 3-4, равномерно распределённых по ширине каркаса. Поверх обмотки связи проложен слой строительного бумажного скотча, два слоя лакоткани, и опять один слой строительного скотча. Лента лакоткани приклеивается к концу первого и началу второго слоев скотча, что устраняет проблему её фиксации.
Вторичная обмотка намотана двумя проводами ПЭТ-155-0,56 мм, имеет 12 витков, с отводом от 9-го витка, и занимает всю ширину каркаса.
Были испытаны трансформаторы, в которых использовались сердечники EPCOS E20/10/6 N87, отечественные сердечники М2000НМ Ш6х6, Ш7х7 и Ш8х8, с теми же моточными данными, но диаметр провода выбирался таким, чтобы первичная обмотка занимала всю ширину каркаса в два слоя, а вторичная - в один слой. Зазор оставался таким же. Во всех случаях источник работал одинаково устойчиво, различие состояло в степени нагрева трансформатора, На малых и отечественных сердечниках нагрев больше, но не фатально.
Правильность выбранного зазора можно проверить, посмотрев сигнал на резисторе R8. Напряжение на нём в начале каждого периода колебаний должно нарастать линейно. Если появляется загиб вверх, зазор необходимо увеличить. Ориентировочная частота  генерации при полной нагрузке составляет 80 - 120 КГц.
Выходные дроссели L1 и L2 намотаны в первом варианте на двух сложенных вместе сердечниках ТЧК-55П К15х7х4,8 проводом ПЭТ-155-0,56мм, по 30 витков в каждом. Во втором варианте - на ферритовых сердечниках EPCOS RM6 из материала N48, с зазором, обеспечивающим индуктивность на один виток: Al = 250 нГ/вит², о чём и написано на самом сердечнике. В каждом дросселе обмотка выполнена проводом ПЭТ-155-0,56 мм, и имеет 18 витков.
Рассчитать выходной дроссель несложно, если в наличии имеются другие сердечники. Для этого можно воспользоваться формулой:
B = L*Im / N*Ae, или, подставив L = Al*N²,
B = Al*N*Im / Ae, где L - индуктивность обмотки; N - количество витков в обмотке; Ae - площадь поперечного сечения сердечника; Im - максимально допустимый ток в обмотке (в нашем случае выбираем Im = 2 A); Al - удельная индуктивность сердечника. Все размерности в системе СИ.
Первой формулой можно воспользоваться для проверки пригодности имеющегося дросселя для конкретного тока. А подставив вместо B максимально допустимую величину индукции Bm, и преобразовав её к виду:
Im = Bm*N*Ae / L, получим формулу, которая позволяет рассчитать ток, при котором насытится готовый дроссель. Этой же формулой можно проверить пригодность намотанного трансформатора TV1.
Второй формулой удобнее пользоваться, когда известна удельная индуктивность сердечника Al. Мы применим её для оценки пригодности имеющегося сердечника. Для этого наматываем на испытуемый сердечник N витков провода, и измеряем индуктивность полученной обмотки L. Находим удельную индуктивность сердечника: 
Al = L / N², определяем число витков Nd, необходимое для получения заданной индуктивности Ld (в нашем случае Ld = 100*10^-6 Гн):
Nd = V¯(Ld / Al), и проверяем индукцию по первой, или второй формуле. Если индукция превышает допустимую, увеличиваем зазор в сердечнике и повторяем измерение и расчёт. Когда нет подходящего сердечника, воспользовавшись приведённой методикой, можно проверить на пригодность любой ферритовый стержень.
Пример: На кольцо ТЧК-55П К15х7х4,8 с поперечным сечением Ae = 17,5 мм² = 17,5*10^-6 м² намотали 30 витков провода, и измерили индуктивность полученной обмотки. Она оказалась равной L = 50 мкГн = 50*10^-6 Гн. Вычисляем удельную индуктивность: 
Al = L / N² = 50*10^-6 / 30² = 56*10^-9 [Гн/виток²], и определяем необходимое число витков Nd, для получения индуктивности Ld = 100*10^-6 Гн):
Nd = V¯(Ld / Al) = V¯(100*10^-6 / 56*10^-9) = 42,3 ≈ 43 [витка]. Вычисляем индукцию в сердечнике при токе Im = 2 A:
B = Al*N*Im / Ae = 56*10^-9*43*2 / 17,5*10^-6 = 275,2*10^-3 [Тл] ≈ 0,275  Тл, что не превышает индукцию насыщения для используемого материала. Однако, количество витков всё же много. Более предпочтительным показалось применение двух сердечников в дросселе, при меньшем количеством витков.

О процессе наладки речи не идёт. Работает сразу. Если не работает, - значит, что-то неправильно собрано.

Здесь находится модель описанного модуля.
Можно посмотреть также ответы на вопросы, заданные по этой теме
Здесь можно скачать файл в формате PDF для изготовления платы способом ЛУТ (лазерно-утюжной технологии).  При печати в настройках параметров печати установить "Масштаб страницы" = "нет".