ZbeeGin pisze:Jeśli chodzi o projektowanie tego od zera - nie tylko samego PCB - to w przypadku Power Integrations mamy do dyspozycji oprogramowanie PI Expert.
W czasach, gdy potykałem się z układami firmy Power Integrations (przełom wieku), nie było czegoś takiego, jednak ... coś dało się uzyskać.
Moje potyczki z układami TOP.Moja przygoda z układami Power Integrations rozpoczęła się na przełomie wieku. W firmie, gdzie byłem zatrudniony zajmowaliśmy się projektowaniem urządzeń na potrzeby telekomunikacji, a to oznacza konieczność zasilania tych urządzeń ze źródła napięcia o wartości +48VDC. I tu zaczynają się schody. O ile przetwornice napięcia zasilane z sieci nie są czymś niezwykłym, o tyle +48V na wlocie jest jakimś wyzwaniem. Z drugiej strony, praktycznie każde urządzenie zawierające w sobie mikrokontroler, który via UART ma zrealizowany kontakt ze światem zewnętrznym, wymaga +5V (sam procek i cyfrowa logika) oraz +12/-12V do zasilania układów interfejsu RS232 (wtedy standardowo używałem układów MC1488/MC1489).
Mając na uwadze powyższe wejściowe wymagania, rozsądnym rozwiązaniem jest zastosowanie rozwiązania z transformatorem impulsowym, pozwoli ono na wyprodukowanie więcej niż jednego napięcia wyjściowego. Głównym układem przetwornicy został TOP224 (zarówno w obudowie DIP jak i TO220). Wymaga to zastosowania transformatora impulsowego szytego na miarę. Jego projekt opierał się o tę notę aplikacyjną.
TOP224 - Application Note.pdf
Projekt samego trafa robił kolega z pracy, więc nie zachowały mi się żadne szczegóły z nim związane (jednak sądzę, że redesign w oparciu o wspomniany dokument nie powinien być barierą nie do przebycia).
Bazując na firmowym rozwiązaniu, został opracowany model do zastosowania w domowym systemie automatyki, gdzie miałem koncepcję stworzyć +48V jako standardowe zasilanie (szczególnie, że buforowane zasilacze na wymienione napięcie nie są czymś niezwykłym i nawet taki jeden trafił do mego domu). Schemat przetwornicy pokazuje rysunek:
pwr_48v_ilu01.png
Do powyższego schematu jest płytka PCB.
pwr_48v_ilu02.png
pwr_48v_ilu03.png
pwr_48v_ilu04.png
pwr_48v_ilu05.png
Płytkę PCB należy uznać za jednostronną, a tych kilka ścieżek występujących na stronie TOP należy zastąpić połączeniami przewodem.
Nie ma tu zbyt wielkiej filozofii, jednak dla początkujących należy wskazać istotne miejsca. Zwracanie uwagi na wysokie napięcia jest tak standardowym, że można je pominąć, jednak:
przy uruchamianiu takiej przetwornicy (szczególnie w przypadku zasilania z sieci 230VAC) należy zachować szczególną uwagę ze względu na wysokie napięcia. Dla niedowiarków muszę powiedzieć, że z +48V również nieźle kopie. Skąd to się bierze?
Ano z samoindukcji. Wiadomo, że na elementach indukcyjnych generuje się napięcie, które jest między innymi proporcjonalne do pochodnej prądu w funkcji czasu (nie podaję szczegółowych wzorów, gdyż można je znaleźć w każdej książce z elektrotechniki). Przetwornice pracują impulsowo, to znaczy włączane prąd na trafo (na full) i wyłączają prąd trafa (na full). To tak, jakby przepływ prądu przez transformator był opisany funkcją Heaviside'a. Jak wiadomo z matematyki, pochodną funkcji Heaviside'a jest funkcja Diraca, a ta z kolei jest impulsem do nieskończoności. Na szczęście rzeczywistość jest trochę bardziej gładka niż kanty w funkcji Heaviside'a i pochodna nie sięga do gwiazd, tylko sięga kilkuset voltów. Jednak te kilkaset voltów może zrobić krzywdę (nie tylko dla eksperymentatora, ale przede wszystkim dla użytych elementów). Z tego powodu realizowane są różne układy gasikowe w odpowiednim obwodzie transformatora. W tym przypadku jest to oparte na elementach D005 i D006 (ilustracja 1). Zastosowany jest tu transil dużej mocy. Transile występują jako jednokierunkowe lub dwukierunkowe. W przypadku transila dwukierunkowego diodę D005 należy zastąpić zworką. Użyty transil jest na napięcie 120V, więc każde wyższe napięcie bierze on na swoją klatę by ocalić resztę świata. Drugim istotnym elementem jest „kierunkowość” uzwojeń (na schemacie początki uzwojenia są oznaczane kropką). Istotne jest by nie pomylić początku z końcem uzwojenia. Przyglądając się schematowi, można zauważyć, że na wyjściu transformatora jest stosowany prostownik jednopołówkowy (to nie jest przypadek). Bardzo istotnym elementem, szczególnie przy przetwornicach zasilanych z sieci, jest izolacja wyjściowego napięcia od napięcia wyjściowego (na PCB należy zachować minimalną odległość 7,6mm [przynajmniej wtedy tak było] pomiędzy ścieżkami strony pierwotnej i strony wtórnej. Sam układ TOP224 wymaga swego zasilania, stąd (na schemacie jest specjalne uzwojenie „rysunkowo” umieszczone jakby po stronie pierwotnej transformatora). Występujące tam napięcie powinno być w okolicach 12V, jednak ten obwód należy uznać na stronę pierwotną. Jest oczywiste, że układ przetwornicy wymaga sprzężenia zwrotnego, bo w końcu musi wiedzieć, czy generowane sterowanie przypadkiem nie zmierza w maliny. Typowo realizowane jest to poprzez optoizolację. Wejście do optoizolatora jest podłączone do wyjściowego napięcia, czyli transoptor ciągle monitoruje generowane napięcie. Jak odbiega ono od normy, to układ TOP224 odpowiednio próbuje dogadać się z transformatorem. Co dzieje się w przypadku, gdy napięć wyjściowych jest kilka? Nic, nadal obowiązuje przekładnia transformatora, czyli stosunek liczby zwojów. Pilnując jedno napięcie, pośrednio pilnowane są wszystkie.
pwr_48v_ilu06.jpg
Po fazie prototypów, transformatory (jako niewielka partia) zostały wykonane przez Polfer w Woźnikach, stąd na ilustracji 6 samo trafko wygląda „fabrycznie”.
W obecnej chwili użyte układy (TOP224) są uznawane przez producenta za przestarzałe, co nie znaczy, że są złe (zostało mi ich tak trochę). Jednak wycofywane układy są zastępowane nowszymi. Nowsze układy nie wnoszą rewolucji w elektrotechnice, toteż jakaś część powyższych informacji z pewnością jest nadal aktualna.
