Приветствую вас, пикабушники радиолюбители. Не радиолюбителей тоже приветствую, но они врядли будут читать этот пост :)
Ещё в прошлом году собрал двухканальный блок питания для УМЗЧ(транзисторного). Очень вдохновили идеи двух грамотных людей на одном техническом форуме. Поэтому решил опробовать данную конструкцию в железе. Сначала собрал навесным монтажом макет, отладил, ну а потом уже развёл плату и заказал у китайев.
Сразу скажу, что данная конструкция довольно-таки сложная для повторения. Т.е. просто запаять детали не получится. Нужен расчёт режимов работы. Поэтому выложил данную конструкцию по большей части для того, чтоб интересующиеся могли ознакомиться с принципом работы.
Да и смысла повторять может быть и не имеет, т.к. сейчас полно вумных контроллеров, с кучей защит и прочих полезных фишек. Хотя самотактируемый БП может и имеет какие-то преимущества перед БП, где ключами управляет контроллер. Но обо всём по порядку.
Собственно, вот схема, по которой я моделировал данный блок питания
Начну наверное с коммутационного трансформатора. На схеме это L1, L2, L3. На первой картинке это колечко с TIW обмотками прямо напротив радиатора. Фактически он управляет завторами трансформатора.
Чтоб БП запустился, необходимо подать импульс на затвор одного из ключей. В данном случае на нижний ключ. Отвечают за это R10, C9, R13, D2, U3. При включении БП в сеть, через R10 заряжается C9 и как только на нём напряжение достигает уровня пробоя динистора, на нижний ключ подаётся импульс. R13, D2 нужны, чтоб при работающем БП конденсатор C9 не заряжался и импульсы на нижний ключ больше не подавались.
Отдельно хотелось рассказать про силовой трансформатор. Он намотан не на ферритовом кольце, а на кольце из нанокристаллического железа, приобретённом на алиэкспрессе. Да, по потерям этот материал проигрывает ферриту, но во-первых, у нанокристалла индукция насыщения почти 1 Тл (против 0.5 у феррита. Но с учётом нагрева при расчётах берут 0.3Тл). Кроме того, она практически не меняется с нагревом. Также у нанокристалла температура Кюри составляет 600 градусов. Т.е. нагреть его до температуры, при которой он потеряет свои магнитные свойства - это нужно сильно постараться. Т.е. на кольце, с внешним диаметром 30 мм, мне понадобилось намотать всего 28 витков первички. Можно было ещё меньше сделать, но я решил подогнать под частоту 25 кГц, чтоб сильно не грелся сердечник.
Кроме того, был применён контроль намагничивания сердечника. На схеме это узел B1 L7 L8 R6 R7 Q3 Q4 D12 D13. В железе это реализовано следующим образом. В сердечнике сверлится радиальное отверстие. Через него продевается короткозамкнутый виток. Также этот виток продевается через токовый трансформатор. Увловно, B1 на схеме можно считать тем самым короткозамкнутым витком. Когда индукция доходит до насыщения, открываются транзисторы либо Q3, либо Q4(в зависимости от того, в какую сторону насыщается сердечник) и закорачивают на землю затворы силовых ключей. Регулировкой порога срабатывания Q3/Q4, можно добиться режима, при котором переключение происходит при нуле напряжений. А это и меньше потерь в ключах и меньше шумов. Собственно у меня получилось добиться такого режима
Синий луч - напряжение на затворе нижнего ключа. Жёлтый - напряжение на истоке.
Как видно из осциллограммы, напряжение на завторе поднимается до порога открытия в аккурат в тот момент, когда на ключе нулевое напряжение.
Транзисторы Q1, Q2 выполняют роль защиты по току. При КЗ(а также, при зарядке выходных емкостей), просто задирается частота коммутации. Для этого и необходима Ls. Это может быть либо индуктивность рассеяния трансформатора, либо дополнительный дроссель(в моём случае 47 мкГн).
С4 служит для ускорения закрытия ключей и уменьшения коммутационных потерь. В данном БП пока что не запаян.
На выпрямительных диодах можно заметить бусинки. Это специальные бусины из аморфного материала с прямоугольной петлёй гистерезиса. Смягчают токовый удар от обратного восстановления выпрямительных диодов и уменьшают помехи.
Теперь по мощности. Если говорить о толщине обмоток, то БП расчитан приблизительно на 600 ватт. Однако, у меня не было такой нагрузки, чтоб тестировать его на максимальной мощности. Нашёт только возможность нагрузить его на 200 ватт. Радиатор на силовых ключах был комнатной температуры(полевики с Rdson = 0.28 Ом). Радиаторы выпрямительных диодов достаточно тёплые, поэтому на большей мощности нужно будет думать надо более массивными радиаторами.
Теперь о преимуществах автогена. Ну во-первых, отсутствие контроллера повышает ремонтопригодность. Во-вторых, частота коммутации зависит от напряжения питания. Т.е. при каких-то повышениях напряжения, просто повысится частота, но при проектировании трансформатора, не нужно делать никаких запасов на максимальное напряжение сети. Т.е. сердечник используется максимально эффективно. Кроме того, у автогенов адаптация мёртвой паузы происходит так сказать, естественным путём. Т.е. достаточно легко получить переключение при нуле напряжений на всём диапазоне нагрузок.
Если нужно стабилизировать выходное напряжение, то можно применить магнитный усилитель. Но это тема отдельного поста, а я и так раскатал тут целую простыню.
Какие выводы можно сделать. В целом, я доволен результатом. Получился малошумящий блок питания, вполне пригодный для использования в аудио. При замерах усилителя, частота коммутации блока питания пролазила на уровне -135 дБ. Это при том, что БП стоял рядом с платами усилителя и не был ничем экранирован. Не знаю, какие "золотые уши" должны услышать такой уровень помех, да ещё и на частоте в 25 кГц.
Но в следующий раз, я всё-таки предпочту делать классический БП с 50-герцовым трансформатором. Ибо слишком много времени ушло на проектирование и настройку. Да и моточных изделей целая куча на одной плате. Ошибиться в фазировке как нефиг делать. И тогда нифига не будет работать. Куда проще вкорячить диодный мост после трансформатора и побольше кондёров :)
На этом всё, спасибо, что дочитали до конца. Надеюсь, было интересно.
Привет всем, кого занесло на этот пост. Это мой первый пост на пикабу, если что, то извините. Относительно недавно мне написал брат, сказал что у него ни с того, ни с сего перезагружается компьютер, когда он играет в игры. Я приезжаю к нему, он рассказал тоже самое что и писал мне ранее, мол компьютер работает, работает, а потом бац и в случайный момент времени перезагружается. Несмотря на то что меня знакомые частенько просят "посмотреть" их компьютеры, ноутбуки и другие железки, с такой проблемой я не сталкивался. Сперва я проверил, не залипают ли кнопки в корпусе, с ними все было хорошо. Затем подумал, что возможно вирус, винда была неплохо так засорена всяким шлаком, в любом случае нужно было чистить. Самый верный выход из такой ситуации - переустановка Windows.
Переустановили, решили проверить, компьютер снова перезагрузился. В целом я и не ожидал легкой победы. Далее, для перестраховки я переустановил драйвера, переустанавливал не через DriverPack или аналогичную хрень, а вручную, с DriverPack'ом и аналогами у меня был печальный опыт (хотя, раньше я ими часто пользовался, удобно все таки). Снова начали проверять, прошел час-два, время уже позднее, я поехал домой, с чувством победы. На следующий день меня ждал облом, комп опять перезагрузился...
Естественно я начал искать информацию, что это может быть и т.д. Стоит упомянуть, что компьютер мой брат покупал с рук, но он был относительно новый, характеристики такие: Процессор: I3-12100F Видеокарта: RX 580 (8gb) Материнку точно не помню, но самая простая на H чипсете. 16 gb оперативной памяти, тоже не помню какая Блок питания: Cooler Master MWE Gold 550w (пушечка просто, голдовый, модульный бп) Плюс еще один SSD на 512 Гб, хз от кого
Вообще, логично было бы сразу предположить что проблема именно в блоке питания, но я до последнего оттягивал эту мысль, так как блок питания продавался за бешеные бабки и суммарно, компьютер проработал около 1.5 - 2 года (прошлый хозяин + мой брат). Скачал пару программ, проверил SSD диск с системой, с ним все было отлично, состояние практически новое. Затем с помощью MSI Afterburner начал включил мониторинг ресурсов. Брат зашел в PUBG, я включил видео на телефоне, на всякий случай и стал записывать. Через некоторое время компьютер снова перезагрузился. Я начал пересматривать этот момент на телефоне, так как я никаких огрехов не заметил. Температуры были в порядке, сцена в игре спокойная, энергопотребление не скакало и было далеко от своего пика, но тем не менее компьютер перезагрузился. Для меня это было странно, я подумал, что если это не может быть блок питания, так как пиковое электропотребление было и в этот момент он не уходил в защиту, а при относительно небольших значениях ушел? Да ну, бред.
Далее в мою голову закралась мысль, а что если в доме скачет напряжение? Такое тоже бывает, какой там, у меня 2 дня назад (08.01.2024) во всем доме свет моргнул, я удивился, но мы живем в России так что это легко объяснимо, скорее всего какой-нибудь синяк зубами в электрощиток в подъезде вцепился. Кхм, что-то я отступил от темы. Так вот, чтобы проверить эту теорию, нужен был мультиметр, самое плохое что его не было под рукой. Также я все равно подумывал о блоке питания.
Вспомнил у Ремонтяша (чел с ютуба) видео, в котором он рассказывал о проблеме, которая у него возникла. В общем у него видеокарта давала обратные пульсации и блок питания уходил в защиту. У него тоже там был не дешевый блок питания, он сказал что это происходит из-за того, что блок питания "слишком умный", исправил так - обмотал кабели фольгой. Интересное решение и ведь сработало. В общем, решил окончательно отмести блок питания в сторону, дома у меня лежал запасной блок питания (на полочке с пару месяцев лежал) - Zalman Wattbit XE 500w. Типичный бюджетник, у меня уже один такой был, тихий, надежный, меня полностью устраивал. Взял его в подмышку и отправился к брату, поменял блоки питания. Свой блок питания брат отдал мне, чтобы я его проверил на своем компе. В общем, компьютер у брата перестал перезагружаться. А о кулер мастере я забыл на долгие 6 месяцев, все хотел проверить его, да никак руки не доходили, недавно вот дошли. Засунул его в свой комп, моя система: Процессор: FX - 8300 Материнская плата: ASUS M5A78L-M LX3 (лютый бюджетник) 12 gb оперативной памяти (1 плашка Corsair на 8, 1 плашка AMD R5 вроде, работают на частоте 1866, если не ошибаюсь) Видеокарта: GTX 1070 Ti от Zotac
Итак, поставил я его в комп, решил проверить на игре Battlebit, сама игра не так важна, у брата он выключался в любой, зашел в режим наблюдателя, залетел в самый разгар сражения и сидел ждал. Спустя 6 часов никаких перезагрузок не было, более проверять не стал, т.к не вижу в этом смысла, обычно у брата перезагружался в течении часа, максимум раз в 3-4 часа.
В общем, очевидно это все же оказалась чувствительность блока питания к пульсациям. Других логичных объяснений я не вижу. Брат сейчас сидит с тем самым Zalman'ом. А Cooler Master я выставил на продажу на авито за 5к. Поскольку я со всеми стараюсь быть честным, ситуацию с блоком питания я описал максимально подробно в описании, тому кто купит там день на проверку, потому что кидать людей я не хочу, мало ли что.
Ну и если кому интересно, вот фотки блока питания
1/5
Он самый
Каким-то таким получился мой первый пост на пикабу, следующим постом напишу историю своего компьютера, как я его вообще собрал, а история эта полна огня из жопы, так я еще никогда не запаривался собирая комп. К слову я этим занимаюсь не профессионально, не зарабатываю себе этим на жизнь и нигде на это не учился. Просто в какой-то момент времени мне стало интересно и начал углубляться в эту тему. Что-то понял методом проб и ошибок, что-то через видео и книги, в любом случае я люблю лазить в компьютерах, меня это расслабляет.
Недавно блок питания задымился и откинулся (царство небесное). Так вот, при прозвонке выдает 160v по 5vsb и 0 на остальных контактах. Выходит мать он унес с собой или всё же нет?
Cooler Master анонсировала бесшумные блоки питания X Silent. Они разделятся на две линейки - Edge и Max.
Блоки питания X Silent Edge:
— модели мощностью 850 и 1100 Вт — пассивная система охлаждения — надёжная компановка тайванского OEM — стандарт ATX 3.0 и PCIe 5.0 — гарантия на целых 15 лет — сертификат 80 Plus Platinum
Блоки питания X Silent Max:
— мощность до 1300 Вт — активная система охлаждения — вентилятор Mobius с шумом до 20 ДБ. — стандарт ATX 3.0 и PCIe 5.0 — гарантия на целых 15 лет — сертификат 80 Plus Platinum
Полноценный запуск серии X Silent состоится на CES 2024. Цена пока что неизвестна.