При частой сборке импульсных источников питания, приходится мотать для них много трансформаторов, и как следствие, возникает необходимость в их проверке.
Предлагаемый стенд позволяет безопасно проверить работоспособност и определить характеристики практически любых импульсных трансформаторов для мостовых и полумостовых сетевых импульсных источников питания.
Испытательный стенд был изготовлен на скорую руку. Он представляет из себя импульсный блок питания, силовым трансформатором которого является испытуемы трансформатор.
Частоту задающего генератора можно регулировать в диапазоне от 13 до 205кгц, скважности импульсовот 0 до 50%.
Испытательный стенд имеет повышенную безопасность и регулируемую систему защиты от коротких замыканий на выходе испытуемого трансформатора. На входе питания имеется патрон для установки стандартных ламп накаливания с цоколем е27, для ограничения входного тока источника питания, это дополнительная защита на случай апокалипсиса или если вдруг не сработает основная защита.
Для силовых испытаний лампу можно исключить из схемы ввинчивая в патрон короткозамкнутый цоколь от лампы.
Низковольтная схема управления, для гальванической развязки, запитана от отдельного маломощного источник.
Основание стенда выполнено из толстого стеклотекстолита. Оно обеспечивает надежную изоляцию. Все провода имеют высоковольтную термостойкую силиконовую изоляцию.
Стенд состоит из 4-х основных блоков:
- Сетевой фильтр с выпрямителем и емкостями полумоста;
- Силовой части с транзисторами и узлом защиты;
- Схемы управления;
- Отдельный блок питания 12В 2А, для питания управляющей части.
Схема управления состоит из ШИМ контроллер SG3525 и согласующего трансформатора, который управляет силовыми транзисторами и обеспечивает полную гальваническую развязку от высоковольтной части.
Трансформатор гальванической развязки намотан на ферритовом кольце, которое взял с нерабочего компьютерного блока питания.
На таких кольцах намотан дроссель по входу. Желто белые и прочие кольца, которые стоят по выходу в качестве дросселя групповой стабилизации не подойдут, они изготовлены из порошкового железа, а в схеме нужен именно феррит с магнитной проницаемостью от 1500 до 3000.
Трансформатор состоит из трех обмоток, первичная и две вторичные. Все обмотки мотаются разом. Провод для намотки для всех обмоток одинаковый, диаметром от 0,3 до 0,5мм. Первичная обмотка 20 витков, вторичные по 15. Важно при подключении соблюдать начала всех обмоток, они указаны точками как на схеме так и на плате, если перепутать местами начало с коном обмоток, схема работать не будет.
Проверить собранную плату управления можно с помощью осциллографа, либо подключив на выход к управляющим обмотками небольшие 12В лампы накаливания с малой мощностью, лампы должны светиться.
Плата управления и схема в целом снабжена плавным пуком, задержка определяется емкостью конденсатора С8. Резистор К4 задает мертвое время.
Сетевой фильтр, выпрямитель и емкости полумоста расположены на отдельной плате.
На третьей плате расположены силовые транзисторы с системой защиты от коротких замыканий. Силовые транзисторы установлены на общий радиатор через теплопроводящие прокладки.
В качестве силовых транзисторов применены 8-и амперные N-канальные полевые транзисторы с напряжением сток-исток 900 вольт.
Высоковольтные ключи нужны из-за отсутствия в схеме снабберных цепей гасящих напряжение самоиндукции первичной обмотки трансформатора. Снабберные цепи рассчитываются под конкретный трансформатор и на конкретную частоту ШИМ контроллера. В стенде это в принципе невозможно, так как частота ШИМ регулируется в широких пределах, а силовой трансформатор — испытуемый элемент с неизвестными характеристиками.
Защита реализована на базе токового трансформатора и работает следующим образом. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора выпрямляется, и поступает на нагрузочный резистор. При замыкании выхода испытуемого трансформатора на первичной обмотке токового трансформатора образуется падение напряжения, повышенное напряжение со вторичной обмотки выпрямляется и поступает на вход ШИМ контроллера. Если это напряжение превышает порог 2,5В, микросхема блокируется, т.к. это напряжение подается непосредственно на вход защиты микросхемы, далее закрываются ключи внутреннего драйвера и как следствие отключаются силовые транзисторы. Регулировать ток срабатывания защиты можно с помощью делителя напряжения в виде подстроечного многооборотного резистора R9.
Трансформатор имеет две обмотки. Первичная имеет один виток толстого провода, который соединяется последовательно с первичной обмоткой испытуемого трансформатора, и вторичная обмотка - 100-120 витков с отводом от середины.
Трансформатор тока намотан на таком же ферритовом колечке, как и согласующий трансформатор. Сначала мотается вторичная обмотка, которая состоит из двух равноценных плеч по 60 витков. Обмотки нужно сфазировать, соединив начало одной, с концом другой. На схеме начало указано точкой. Провод для этой обмотки необходимо взять с диаметром от 0,15 до 0,25 мм, больше — нет смысла. Обе обмотки, мотаются разом для минимизации разброса характеристик. Витки необходимо равномерно распределить по всему кольцу, желательно без перехлестов. После намотки обмотку необходимо хорошо изолировать, можно залить эпоксидной смолой.
Первичная обмотка — это один не полный виток, диаметр провода 1,25мм.
С помощью такого стенда можно найти оптимальную и предельную рабочую частоту сердечника, опытным путем подобрать снабберную цепочку и эффективность его работы.
При необходимости лампу накаливания по входу можно исключить и нагрузить трансформатор по полной, для тепловых замеров и оценки габаритной мощности сердечников. Также можно изучить влияние скин эффекта на разных частотах. Стенд также дает возможность настраивать колебательный контур индукционных нагревательных систем и многое другое.
