Hoje damos um passo um passo mais alto eletrônica, a saber, montaremos um retificador síncrono. O dispositivo não é novo, mas ainda não é muito popular.
O autor deste produto caseiro é Roman (autor do canal do YouTube "Open Frime TV").
Como você sabe, em qualquer fonte de alimentação a saída é um diodo retificador. Recentemente, os diodos Schottky são amplamente utilizados, pois apresentam queda de tensão mais baixa e, portanto, aquecem menos. Mas ainda há aquecimento, e em altas potências é impressionante.
Se você colocar um diodo ultrarrápido, a situação é ainda pior, já que a queda de tensão é maior e a partir daqui surge um dos problemas mais importantes - esses são os radiadores.
De uma maneira boa, você não pode definir o lado alto e o lado baixo em um radiador, pois pode ocorrer uma avaria e a alta tensão chegará à saída. Então você precisa separar o lado quente e o frio em diferentes radiadores. Mas nem todo mundo tem a quantidade certa de radiadores para resfriar tudo. E em altas capacidades, não se pode prescindir do resfriamento forçado.
Pessoas inteligentes começaram a pensar nesse problema e encontraram uma saída simples - usar transistores de efeito de campo em vez de diodos.
Sua resistência de canal aberto é muito pequena e, portanto, a corrente que flui através deles produzirá menos calor. À primeira vista, tudo é simples, mas não. Para operação correta, os transistores precisam de controle adequado. Aqui, pessoas inteligentes também trabalharam e criaram microcircuitos para controlar transistores em um retificador síncrono.
Nós apenas temos que montar o circuito e descobrir como ele funciona. O esquema em si está à sua frente:
Como você pode ver, não há nada aqui. O chip retificador está apenas no pacote smd.
A partir disso, verifica-se que o esquema de controle não ocupará muito espaço e a eficiência aumentará significativamente. Então, vamos tentar descobrir como isso funciona. A primeira coisa que chama sua atenção é que o ponto do meio será uma vantagem e os pontos laterais serão um sinal de menos.
Isso ocorre porque os transistores ligam na direção oposta.
O retificador funciona desta maneira: por exemplo, durante o primeiro pulso, temos esses sinais nos enrolamentos.
Este chip monitora e abre o transistor inferior.
A corrente neste momento flui ao longo deste circuito:
Isto é seguido por um segundo impulso.
Agora o transistor superior se abre e passa a corrente para a carga.
Engenheiros eletrônicos experientes lembrarão imediatamente o diodo interno no transistor, mas se você observar novamente os sinais de tensão, fica claro por que o transistor está ligado na direção oposta.
Enquanto um transistor está aberto, o segundo é suportado por uma alta tensão e o diodo a priori não pode passar corrente.
Mas cada ação tem consequências, no nosso caso, isso se manifesta no fato de que duas amplitudes de tensão são aplicadas ao transistor. Como você entende, é ruim. Aprendemos mais sobre isso no cálculo real.
Agora, quanto aos demais elementos do circuito. Um diodo zener é necessário para limitar a fonte de alimentação do microcircuito, uma vez que não deve exceder 20V.
O capacitor suaviza a tensão de alimentação do chip.
O resistor que vai ao solo pode ser selecionado na faixa de 25 a 150 kOhm, afetando a velocidade de abertura do transistor. O autor escolheu um resistor de 30 kOhm, o que é suficiente.
Além disso, o resistor do portão afeta a velocidade de abertura, sua classificação pode ser de 10 a 30 Ohms, você pode expandir mais o limite, isso depende de você.
Para testar a operacionalidade desse circuito, tive que desenhar um sinete. Esta é uma placa retificadora síncrona pura. Você pode baixar o circuito e o sinete AQUI.
Ele pode ser incorporado a qualquer fonte de alimentação de meia ponte e esquecer o superaquecimento da parte de saída. Como você pode ver, o sinete acabou por ser compacto. A largura dos trilhos de força é pequena, mas, como mencionado anteriormente, esse é o layout.
Quando a placa estiver gravada, solde-a. As dificuldades podem surgir apenas com o microcircuito, mas se você tentar, tudo vai dar certo. Como resultado, obtemos um dispositivo tão bonito:
Agora vamos falar com mais detalhes sobre o cálculo. Como esta é uma versão de avaliação do autor, e ele não está equipado com uma peça principal, usaremos um transformador externo de algum projeto antigo para iniciá-lo. A parte principal aqui é IR2153. A saída deve receber cerca de 24V.
Os cálculos deste bloco à sua frente:
Estamos interessados em um parâmetro como o valor de amplitude da tensão secundária, temos 28V. E agora multiplicamos esse valor por 2, como mencionado acima. E na tensão recebida, precisamos escolher um transistor. Entramos no catálogo de transistores do mercado de rádio e começamos a examinar o que está disponível.
E aqui surgem as desvantagens de um retificador síncrono, que aparecem na proporção de preço, tensão do transistor e resistência do canal aberto.
Como você pode ver, quanto maior a tensão, maior a resistência e, se a resistência for baixa, o preço desse transistor é bastante alto. Mas então todos decidirão se ele precisa ou não de um retificador.
Para escolher de maneira ideal um transistor, precisamos entender quanta energia ele dissipará. A lei da vovó Ohm nos ajudará com isso.
Selecione o transistor em dupla amplitude. A relação preço / resistência do canal, a escolha caiu em 75nf75.
Depois de calcular uma corrente de 10A, obtemos uma potência de 1,1W. Agora compare o retificador síncrono com um diodo schottky. Com os mesmos 10A, obtemos 4W. O resultado é óbvio.
Em geral, o significado de um retificador é o seguinte: em baixas tensões, é várias vezes melhor que um diodo, mas com um aumento na tensão, a imagem já fica menos bonita.
O preço dos componentes é alto e a eficiência é um pouco mais alta. Vamos ver como o dispositivo funciona. Nós conectamos o circuito secundário com os fios diretamente à placa e observamos a tensão de saída, é de cerca de 24V, o que corresponde ao calculado anteriormente.
Isso significa que a placa está funcionando normalmente. Não é aconselhável realizar um teste de aquecimento, pois o motorista está fraco. Agora estamos apenas verificando o desempenho.
Agora, para demonstrar o trabalho, podemos colocar a sonda do osciloscópio na porta do transistor e ver como ela se abre.
Como você pode ver, o momento está um pouco sobrecarregado. Isso significa que as perdas de comutação serão adicionadas ao aquecimento, mas não são tão significativas.
Sim, e ainda assim, durante a construção deste retificador, você pode facilmente pisar no ancinho. Eles aparecem na forma de transistores não originais, nos quais a resistência do canal aberto é muito mais declarada na folha de dados. Este é agora um tópico muito relevante.
Bem, esta é a hora de terminar. Obrigado pela atenção. Até breve!