Kolejny artykuł techniczny autorstwa współpracującego z nami inżyniera Mateusza Pluty . Tym razem autor wprowadza nas w tajniki projektowania przetwornic flyback.

Więcej artykułów na Blog IntHou

Jakiś czas temu wykonałem projekt przetwornicy flyback, która pierwotnie miała służyć jako zasilacz do pewnego urządzenia. Wspomniane urządzenie będzie zasilane z zasilacza zakupionego na rynku, a przetwornica została. Dlatego postanowiłem ją wykorzystać jako źródło wiedzy. W kilku wpisach znajdą się wszystkie fazy projektu od koncepcji po testy.

Zasada działania przetwornicy flyback

Przetwornica flyback działa w dwóch taktach. Pierwszy z nich występuje w momencie załączenia tranzystora. Energia pobierana jest ze źródła i magazynowana w transformatorze. Dioda wyjściowa jest spolaryzowana w kierunku zaporowym, a energia do obciążenia pobierana jest z kondensatora wyjściowego.

Rys. 1. Flyback w momencie załączenia tranzystora

W drugim takcie tranzystor jest wyłączony, dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, energia zmagazynowana w transformatorze jest przekazywana do obciążenia.

Rys. 2. Flyback w momencie wyłączenia tranzystora

Założenia projektowe:

W projekcie założyłem następujące parametry:

• minimalne napięcie wejściowe AC RMS: 207 V
• maksymalne napięcie wejściowe AC RMS: 253 V
• częstotliwość napięcia zasilania: 50 Hz
• napięcie wyjściowe: 12 V
• moc wyjściowa: 96 W
• sprawność przetwornicy: ~80%

Wybór sterownika

Mój wybór padł na sterownik TOP258YN firmy POWER INTEGRATIONS. Sterownik oferuje następujące funkcje:

• monitoring napięcia wejściowego: zabezpiecza urządzenie przed zbyt niskim napięciem zasilania, jak i przed zbyt wysokim
• zabezpieczenie przed zbyt wysokim napięciem wyjściowym
• jitter częstotliwości kluczowania
• zabezpieczenie temperaturowe
• możliwość zdalnego wyłączania sterownika

Wybór transformatora

Na podstawie powyższych założeń wybrałem transformator TI-ETD29-2396. Dobrany transformator został wykonany przez firmę Ferryster i ma następujące parametry:

• liczba zwojów uzwojenia pierwotnego: 43
• liczba zwojów uzwojenia wtórnego: 4

Dobrany transformator jest projektowany pod sterownik TOP258YN.

Cel separacji galwanicznej

Separacja galwaniczna pełni następujące zadania:

1. zabezpiecza przed porażeniem osoby użytkującej lub serwisującej urządzenie, poprzez brak pętli przepływu prądu (rysunek poniżej),
2. zabezpieczenia przed pojawieniem się wysokiego napięcia DC w momencie uszkodzenia przekształtnika/sterownika po stronie pierwotnej,
3. obniża napięcie zasilające,
4. zabezpiecza przed przepływem prądu masą, który może powstać na skutek różnic potencjałów na linii masy,
5. zabezpiecza przed tworzeniem się pętli masy, która może działać jak antena emitując bądź zbierając zakłócenia z otoczenia najczęściej z sieci elektroenergetycznej 50 Hz,
6. redukuje zakłócenia common mode np. w torze pomiarowym przetwornika ADC w układzie przekształtnika energoelektronicznego.

W przekształtniku o topologii flyback cel izolacji jest związany z trzema pierwszymi punktami. Poniżej zestawiłem przepływ prądu w urządzeniu bez izolacji i z izolacją.

Rys. 3. Przepływ prądu w urządzeniu bez izolacji galwanicznej

Rys. 4. Przepływ prądu w urządzeniu z izolacją galwaniczną

Sterownik przeznaczony dla przetwornicy flyback

Jak wspomniałem w poprzednim wpisie, wybrałem sterownik TOP258YN [1] firmy Power Integration. Po wyborze sterownika przystąpiłem do głębszej analizy dokumentacji, na podstawie której wynotowałem sobie następujące punkty:

• Pin V (Voltage monitor) – jest odpowiedzialny za pomiar napięcia wejściowego. Sterownik ma zabezpieczenie przed niskim oraz wysokim napięciem wejściowym. Linia doprowadzająca sygnał do tego pinu nie powinna sąsiadować ze ścieżkami przełączającymi, aby nie generować zakłóceń pomiaru napięcia wejściowego.
• Pin C (Control) – jest to wejście niskoimpedancyjne, na podstawie którego regulowane jest wypełnienie sygnału PWM. Na podstawie pojemności dołączonej do tego pinu ustalany jest czas auto-restart’u.
• Pin X (External Limit Current) – ustala wartość ograniczenia prądowego. W nocie katalogowej podana jest charakterystyka wartości ograniczenia prądowego vs. dołączonej rezystancji do pinu X.
• Pin F (Frequency) – ustala częstotliwość PWM. Podpięcie do potencjału ujemnego obwodu prostownika wejściowego powoduje ustalenie częstotliwości na 132 kHz. Kiedy połączymy pin Frequency z pinem Control, to częstotliwość PWM będzie wynosić 66 kHz.
• Przetwornica ma funkcję jittering, czyli częstotliwość kluczowania nie jest stała, a zmienia się o +/-5 kHz, co redukuję zakłócenia EMC poprzez rozrzucenie. Zakłócenia nie występują na jednej częstotliwości, a są rozrzucone w paśmie +/-5 kHz od częstotliwości znamionowej.

Zadania elementów schematu:

Elementy dobrałem na podstawie schematu pobranego ze strony producenta transformatora firmy Ferryster oraz noty aplikacyjnej do sterownika TOP258YN.

Rys. 5. Schemat przetwornicy flyback

Przyjrzyjmy się teraz zadaniom niektórych elementów schematu:

• L1: common mode choke, służy do redukcji zakłóceń wspólnych,
• C6: kondensator służy do zmniejszenia pojemności pomiędzy uzwojeniem pierwotnym a wtórnym transformatora. Kondensator ten daję drogę do przepływu napięć common, redukując zakłócenia emitowane przez przetwornicę.
• R3, R4, R5, C3, D1, VR1: układ clampujący napięcie pochodzące od pasożytniczej indukcyjności transformatora, czyli indukcyjności, która nie jest sprzężona z uzwojeniem wtórnym.
• Wyprowadzenia 6 i 7 transformatora: dodatkowe uzwojenie tzw. bias, które jest sprzężone z uzwojeniem głównym (piny 9, 10, 12, 13). Uzwojenie bias służy jako źródło napięcia do pętli regulacji.
• Układ snubber C7, R10: pomagający w wytłumieniu oscylacji powstałych podczas załączenia tranzystora po stronie pierwotnej.

Układ RCD

Indukcyjność pasożytnicza transformatora

Indukcyjność rozproszenia uzwojenia pierwotnego odpowiada za tą część strumienia magnetycznego, który nie przenika do uzwojenia wtórnego. Działa to też w drugą stronę, indukcyjność rozproszenia uzwojenia wtórnego odpowiada za tą część strumienia magnetycznego, który nie przenika do uzwojenia pierwotnego. Indukcyjność pasożytnicza jest związana z polem magnetycznym występującym pomiędzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnym, co zostało pokazane na rys. 6. ɸ12 jest to strumień, który przenika do uzwojenia pierwotnego, zaś ɸl1, ɸl2 są strumieniami rozproszenia.

Rys. 6. Strumienie w transformatorze

Dobrym zobrazowaniem indukcyjności rozproszenia jest przedstawienie schematu elektrycznego transformatora. Parametr k jest to współczynnik sprzężenia uzwojeń. Jest on zawsze mniejszy od 0.

Rys. 7. Schemat elektryczny transformatora

Układ RCD

Wysokonapięciowe impulsy pojawiają się podczas wyłączania tranzystora z powodu wyżej wspomnianej indukcyjności pasożytniczej transformatora. Bez układu RCD energia zgromadzona w indukcyjności pasożytniczej nie ma drogi ujścia.

W moim projekcie układ składa się z diody Zenera (Dz), diody Schottky’ego (D), kondensatora (C), oraz trzech rezystorów (Rc1, Rc2, R), co pokazano na rys. 8.

Rys. 8. Przetwornica flyback

Zasada działania

Układ RCD zapewnia drogę do przepływu prądu podczas wyłączenia tranzystora pochodzącego z energii zmagazynowanej w indukcyjności pasożytniczej transformatora. Prąd płynący do układu RCD jest ograniczany przez rezystor R. Następnie przewodzi dioda Zenera Dz i doładowywany jest kondensator C. Wygenerowane napięcie jest ograniczane do wartości napięcia Zenera diody Dz.

Rys. 9. Przebiegi prądów i napięć w obwodzie RCD

Obliczenia komponentów układu RCD

Napięcie odbite Vor

Napięcie odbite Vor jest to odbite napięcie od strony wtórnej transformatora, generowane kiedy tranzystor po stronie pierwotnej został wyłączony. Poprzez zmianę liczby zwojów transformatora możemy zmniejszyć wartość Vor, lecz zmniejszając Vor, prąd ulegnie zwiększeniu, co w sumie zwiększy straty łączeniowe na tranzystorze.

Rys. 10. Napięcie odbite

Napięcie odbite można wyliczyć w następujący sposób, uwzględniając spadek napięcie na diodzie wyjściowej w zakresie temperatur:

Rys. 11. Obliczenia napięcia odbitego

Napięcie występujące na tranzystorze

Obliczmy teraz maksymalne napięcie DC występujące na wyłączonym tranzystorze, uwzględniając fluktuacje napięcia zasilania:

Rys. 12. Maksymalne napięcie DC występujące na tranzystorze

Zauważ, proszę, że powyższe obliczenia nie uwzględniają wysoko napięciowych impulsów występujących podczas wyłączania tranzystora. Rekomendowaną wartością napięcia dren-źródło tranzystora jest 600…700 V. Dopuszczalne napięcie mogące występować na TOP258YN to 700 V.

Dioda Zenera

Dodanie diody Zenera do układu ograniczającego impulsy wysokonapięciowe zwiększa sprawność przetwornicy w pracy jałowej oraz z małym obciążeniem. Kiedy przetwornica pracuje na jałowo lub z małym obciążeniem, to właśnie dioda Zenera przewodzi więcej wysokonapięciowych impulsów.

Wartość napięcia Zenera Vz diody powinna być nieznacznie wyższa od napięcia Vor. Przy takim doborze wartości napięcia Zenera impulsy wysokonapięciowe są zniwelowane. Pamiętajmy, że zadaniem układu ograniczającego jest pobranie energii zgromadzonej w indukcyjności pasożytniczej transformatora. Dobierając napięcie Zenera blisko Vor, będzie także pobierana częściowo energia, która miała być dostarczona do uzwojenia wtórnego. Należy dobrać napięcie diody Zenera poprzez kompromis pomiędzy wartością wysokonapięciowych impulsów na tranzystorze, a sprawnością przetwornicy.

Układ RC

Kiedy przetwornica pracuje z większym lub nominalnym obciążeniem, wysokonapięciowe impulsy są przewodzone przez układ RC. Układ RC jest dobierany na podstawie poniższych obliczeń:

Rys. 13. Obliczenia wartości rezystancji i pojemności układzie RCD

Obliczenia filtru wyjściowego oraz układu snubber diody prostowniczej

Filtr wyjściowy

Kondensator Cout filtruje napięcie wyjściowe. Ważne jest zastosowanie kondensatora o niskim ESR lub użycie kilku połączonych równolegle w celu zmniejszenia ESR.

Filtr wyjściowy zbudowany z Lfout, Cfout służy do tłumienia zakłóceń pochodzących od przełączania tranzystora.

Uwaga, należy pamiętać, aby:

• filtr miał częstotliwość odcięcia dużo niższą niż częstotliwość przełączania, z reguły 1/10…1/5 częstotliwości przełączania,
• kondensator Cfout miał niską wartość ESR. Wynika to z faktu, że podczas pulsów prądowych kondensator Cfout będzie w pierwszej chwili dostarczał energię do wyjścia, ponieważ główny kondensator Cout jest umieszczony za cewką, która będzie ograniczała impulsy prądowe.

Rys. 14. Obliczenia tętnień napięcia wyjściowego

Rys. 15. Częstotliwość odcięcia filtru wyjściowego

Układ snubber wyjściowej diody prostowniczej

Kiedy tranzystor po stronie pierwotnej załącza się powstają wysokonapięciowe oscylacje na diodzie prostowniczej po stronie wtórnej. Oscylacje są spowodowane poprzez pasożytniczą pojemność diody prostowniczej oraz indukcyjność pasożytniczej strony wtórnej transformatora. W celu zredukowania oscylacji używa się układu RC snubber równolegle do diody prostowniczej.

Rys. 16. Przetwornica flyback z układem snubber diody wyjściowej

Do wyliczenia wartości elementów układu snubber potrzebna jest wartość indukcyjności strony wtórnej transformatora oraz pojemność pasożytnicza diody. Wartość indukcyjności pasożytniczej można uzyskać od producenta transformatora lub mierząc pojemność diody z dokumentacji.

Rys. 17. Równanie służące do obliczenia wartości komponentów układu snubber diody wyjściowej

Znając pojemność pasożytniczą diody i indukcyjność rozproszenia można wyliczyć okres oscylacji ze wzoru:

Rys. 18. Okres oscylacji

Symulacja w LTspice

Pierwszy przebieg przedstawia napięcie przed diodą wyjściową bez układu snubber:

Rys. 19. Przebieg napięcia na anodzie diory bez układu snubber

Następnie dołożyłem układ snubber:

Rys. 20. Przebieg napięcia na anodzie diody z układem snubber

Przebieg napięcia przed i po filtrze wyjściowym:

Rys. 21. Przebieg napięcia przed filtrem (kolor niebieski) oraz za filtrem wyjściowym (kolor zielony)

Dobór elementów sprzężenia zwrotnego opartego na transoptorze

Zadania uzwojenia bias

Załączenie przetwornicy: w momencie podania napięcia wejściowego przetwornicy, kondensatory umieszczone przy pinie CONTROL ładowane są poprzez źródło prądowe, wewnętrznie podłączone pomiędzy piny DRAIN oraz CONTROL.

Praca ciągła: uzwojenie bias służy do zasilenia układu sterującego przetwornicą, łącznie z driverem tranzystora MOSFET, podczas pracy ciągłej.

Regulacja napięcia oraz prądu wyjściowego: uzwojenie bias służy do zasilenia obwodu regulacji przetwornicy, dzięki niemu zrealizowane jest sprzężenie zwrotne, jak i zachowana jest separacja galwaniczna. Gdyby nie było uzwojenia bias, należałoby podać napięcie wyjściowe do sprzężenia wprost na driver TOP258YN co skutkowałoby połączeniem galwanicznym uzwojenia pierwotnego przetwornicy z wtórnym.

Sprzężenie zwrotne przetwornicy

Załączenie przetwornicy: tak jak wspomniałem w poprzednim punkcie, źródło prądowe podłączone pomiędzy piny DRAIN i CONTROL ładuje zewnętrzne kondensatory. Po przekroczeniu napięcia ~5,8 V rozpoczyna się faza łagodnego startu (soft-start). Podczas soft-start zwiększany jest stopniowo szczytowy prąd drenu oraz częstotliwość przełączania tranzystora.

Stan awaryjny: jeśli do końca fazy łagodnego startu, do pinu CONTROL nie będzie wstrzykiwany prąd, przetwornica wyłączy się. Brak wstrzykiwanego prądu oznacza zwarcie na wyjściu przetwornicy lub uszkodzenie układu pomiarowego.

Jeśli przetwornica pracowała już w pracy ciągłej i napięcie na pinie CONTROL spadnie do ~4,8 V oznacza to zwarcie na wyjściu lub uszkodzenie układu pomiarowego. W tym przypadku aktywowany jest tryb ponownego załączenia, czyli tranzystor wykonawczy jest wyłączony, a cała przetwornica przechodzi w tryb czuwania (standby mode).

Praca ciągła: po doładowaniu pojemności dołączonych do pinu CONTROL do ~5,8 V prąd przepływa przez lustro prądowe, zbudowane z tranzystorów NMOS do pinu SOURCE. Na podstawie prądu wyjściowego z lustra prądowego kontrolowane jest wypełnienie sygnału PWM tranzystora wykonawczego, zapewniając pracę w zamkniętej pętli regulacji.

Rys. 22. Schemat blokowy sterownika TOP258YN [1]

Elementy sprzężenia zwrotnego

Sprzężenie zwrotne tworzą:

• dioda Zenera: za jej pomocą ustalana jest wartość napięcia wyjściowego,
• transoptor: zapewnia izolację galwaniczną między uzwojeniem wyjściowym a uzwojeniem bias,
• rezystor ograniczający prąd podczas przewodzenia diody Zenera.

Poniżej zostały przedstawione obliczenia obwodu transoptora w temperaturze 25^oC. Dane do poszczególnych elementów zostały spisane z dokumentacji. Prąd kolektora transoptora wpływa do pinu CONTROL sterownika TOP258YN, zapewniając sprzężenie zwrotne przetwornicy.

Rys. 23. Obliczenia obwodu transoptora

Symulacja obwodu w LTspice

Finalnie wykonałem symulację przetwornicy w programie LTspice. Symulacja obecnie wykonana jest bez sprzężenia zwrotnego, ma ona tylko zobrazować działanie obwodu sprzężenia zwrotnego.

Rys. 24. Symulacja obwodu przetwornicy w programie LTspice

Pętla sprzężenia zwrotnego w przetwornicach – teoria

Pojęcia wprowadzające

System pracujący w otwartej pętli regulacji możemy przedstawić w następujący sposób: sygnał wejściowy, system o określonej transmitancji, sygnał wyjściowy.

Rys. 25. Transmitancja w otwartej pętli regulacji

System o określonej transmitancji powoduje zniekształcenie sygnału wejściowego co można zaobserwować patrząc na sygnał wyjściowy. Układ zniekształca sygnał wejściowy zmieniając jego amplitudę oraz fazę. Zostało to przedstawione na rys. 26. W tym przypadku mamy pokazaną zmianę amplitudy sygnału, jak i fazy dla jednej częstotliwości.

Rys. 26. Przykładowy sygnał sinusoidalny wejściowy jak i wyjściowy

Wykres Bodego pozwala zaobserwować zmianę amplitudy jak i fazy w różnych częstotliwościach. Wykonałem wykres Bodego dla tego samego układu, w zakresie częstotliwości od 1 Hz do 100 kHz.

Rys. 27. Wykres Bodego dla sygnału wyjściowego

Zapas wzmocnienia jak i fazy chroni przed niestabilnością systemu.

Skupmy się teraz na systemie z zamkniętą pętlą regulacji:

Rys. 28. System z zamkniętą pętlą regulacji

Transmitancja systemu z zamkniętą pętlą regulacji wynosi:

System będzie niestabilny kiedy jego wzmocnienie będzie dążyło do nieskończoności, czyli kiedy G(s) będzie wynosiło -1. Jeśli dla jakiejś częstotliwości wzmocnienie będzie wynosiło 0 dB i faza -180˚, wtedy zamknięta pętla regulacji jest niestabilna. Dlatego, aby system był stabilny należy zachować zapas wzmocnienia jak i fazy.

Wymagania stawiane pętli sterowania

Aby przetwornica była stabilna muszą być spełnione następujące warunki:

• zapas fazy minimum 45˚,
• zapas wzmocnienia minimum 15 dB w temperaturze pokojowej,
• pasmo przenoszenia (fc – miejsce przecięcia przebiegu amplitudy przez 0) od 0,1 do 0,2 częstotliwości przełączania. Determinuje czas odpowiedzi,
• stromość amplitudy -20 dB/dekada po przekroczeniu częstotliwości fc.

Pętla sprzężenia zwrotnego w przetwornicach

Każda pętla regulacji w przetwornicach składa się z następujących elementów:

• – części mocy (Power Staje),
• – wzmacniacza błędu (Terror amplifier),
• – modulator PWM (PWM comparator).

Przebieg trójkątny jak i źródło napięcia referencyjnego znajdują się wewnątrz układu sterującego.

Rys. 29. Ogólna topologia sprzężenia zwrotnego w przetwornicach

Rys. 30. Zapas fazy, wzmocnienia oraz pasmo przenoszenia

Metody pomiaru stabilności przetwornicy

Metoda pomiaru wzmocnienia pętli sprzężenia zwrotnego w zakresie częstotliwości

Pierwszą metodą sprawdzenia stabilności przetwornicy jest wykonanie pomiaru wzmocnienia pętli sprzężenia zwrotnego (wykresu Bodego – sprawdzenie pętli regulacji w zakresie częstotliwości). Do wykonania niezbędny jest specjalistyczny sprzęt np. Bode100. Jak domniemam niewiele osób w domowych warunkach dysponuje takim sprzętem. Metoda ta jest stosowana w przemyśle w celu sprawdzenia pętli regulacji (wzmocnienia jak i fazy) w szerokim zakresie częstotliwości. Pomiar powinien być wykonywany w różnych warunkach pracy (w zakresie napięcia wejściowego, w zakresie prądu obciążenia, w zakresie temperatur).

Istnieją dwie metody pomiaru pętli sprzężenia zwrotnego: w otwartej oraz w zamkniętej pętli regulacji. Najczęściej stosowaną metodą pomiaru jest metoda w zamkniętej pętli regulacji, która została przedstawiona na rys. 28.

Rys. 31. Układ pomiarowy stabilności pętli sprzężenia zwrotnego z zastosowaniem analizatora

Kroki realizowane przez analizator:

1. Wprowadzenie do wyprowadzenia Feedback sygnału AC,
2. Pomiar odpowiedzi w punkcie A oraz B
3. Obliczenie wzmocnienia pętli sprzężenie T(s)=-Vb/Va

Rezystor Rinj powinien być w zakresie od 10 do 100 Ω.

Metoda skokowej zmiany obciążenia

Drugim sposobem sprawdzenia stabilności przetwornicy jest wykonanie skokowej zmiany obciążenia (sprawdzenia zachowania pętli regulacji w czasie), mierząc napięcie wyjściowe oraz zadany prąd. Dzięki temu pomiarowi uzyskujemy odpowiedź przetwornicy na nagłą zmianę obciążenia, zarówno na dołączanie obciążenia jak i rozłączanie. Obciążenie zmieniamy od 0 do nominalnego, następnie z nominalnego do 0. W celu sprawdzenia stabilności w różnych warunkach można także wykonać skok obciążenia od 25% do 75%, następnie znowu do 25% nominalnego obciążenia. Ważne jest, aby podczas wykonywanej zmiany obciążenia dołączać obciążenie elementem, w którym nie będzie drgań styków, dlatego odpadają przekaźniki. Dobrymi elementami do dołączania obciążenia będą tranzystory lub kontaktrony.

Częstotliwość oscylacji występujących na przebiegu napięcia wyjściowego daje informacje o paśmie przenoszenia pętli regulacji fc.

Rys. 32. Pomiar stabilności przetwornicy za pomocą skokowej zmianą obciążenia

Wykonując skokową zmianę obciążenia powinniśmy uzyskać podobne przebiegi jak na rys. 33.

Rys. 33. Przykładowe odpowiedzi na skok obciążenia

Kiedy system jest stabilny na podstawie odpowiedzi na skok obciążenia możemy wyznaczyć częstotliwość przenoszenia na podstawie amplitudy oscylacji oraz czasu jego narastania.

Rys. 34. Wyznaczenie Vp oraz tp z odpowiedzi skokowej

Wzory, które wiążą amplitudę oscylacji z częstotliwością przenoszenia oraz z czasem narastania:

Wykonanie, uruchomienie, badanie stabilności, testy termiczne

Sposób wykonania PCB

PCB wykonałem metodą termotransferu, używając do tego papieru kredowego, czystego laminatu oraz drukarki laserowej. Proces wykonania projektu przedstawiłem na rys. 35.

Rada: pamiętaj, że jeśli chcesz wykonać dwuwarstwowe PCB, warstwa górna musi być wydrukowana w odbiciu lustrzanym, zaś warstwa dolna normalnie.

Rys. 35. Proces wykonania PCB metodą termotransferu

Gotowa przetwornica

Wygląd gotowej przetwornicy

Rys. 36. Złożona przetwornica

Uruchomienie przetwornicy

Po złożeniu projektu przeszedłem do uruchomienia przetwornicy. Po upewnieniu się, że wszystkie połączenia są poprawne, a komponenty przylutowane odpowiednio zasiliłem przetwornicę, używając autotransformatora. Zacząłem zwiększać napięcie od 0 V, obserwując napięcie wyjściowe oraz pobór prądu. Po przekroczeniu poziomu zabezpieczenia przed zbyt niskim napięciem zasilania na wyjściu przetwornicy pojawiło się napięcie około 12 V.

Następnie zmierzyłem napięcie wyjściowe przetwornicy bez obciążenia (rys. 37)

Rys. 37. Napięcie wyjściowe przetwornicy bez obciążenia

Dalej napięcie wyjściowe z obciążeniem.

Rys. 38. Napięcie wyjściowe przetwornicy z obciążeniem

Patrząc na napięcie wyjściowe bez obciążenia jak i z obciążeniem stwierdziłem, że przetwornica pracuje odpowiednio. Napięcie wyjściowe jest utrzymywane na nominalnej wartości.

Badanie stabilności

Testy stabilności wykonałem w następujący sposób:

1. Zasiliłem oscyloskop przez transformator separacyjny
2. Zasiliłem przetwornicę z sieci
3. Potwierdziłem, że przetwornica osiągnęła nominalne napięcie wyjściowe
4. Dołączyłem do wyjścia obciążenie rezystancyjne w szeregu z kontaktronem (można użyć także obwodu z tranzystorem)
5. Za pomocą kontaktronu dołączałem, jak i odłączałem obciążenie obserwując prąd (za pomocą sondy prądowej) i napięcie wyjściowe, wyzwalając oscyloskop odpowiednio na zbocze narastające, jak i opadające prądu
6. Na podstawie napięcia wyjściowego stwierdziłem, że przetwornica jest stabilna, ponieważ po dodaniu jak i usunięciu obciążenia przeregulowanie napięcia wyjściowego nie trwa długo. Przetwornica wraca do swojego nominalnego napięcia wyjściowego.

Rys. 39. Schemat blokowy układu do badania stabilności przetwornicy

Dodając obciążenie, następuje zapad napięcia, następnie przetwornica utrzymuje napięcie około 10 V. Test z rys. 41 został wykonany na dłuższej podstawie czasu, obserwujemy, że przetwornica stabilizuje napięcie wyjściowe na około 12 V.

Rys. 40. Test stabilności – dołączenie obciążenia

Powrót do nominalnego napięcia

Rys. 41. Testy stabilności – dołączanie obciążenia, dłuższa podstawa czasu

Wykonując test odłączenia obciążenia (rys. 42) obserwujemy także przeregulowanie, następnie przetwornica wraca do swojego nominalnego napięcia wyjściowego.

Rys. 42. Testy stabilności – odłączanie obciążenia

Więcej informacji na bloku IntHou