| 0,0 → 1,524 |
|---|
| <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"> |
| <html> |
| <head> |
| <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> |
| <title> NTPI2EU </title> |
| <meta name="keywords" content="spínaný napájecí zdroj NTPI2EU adaptér"> |
| <meta name="description" content="Popis a parametry spínaného napájecího zdroje NTPI2EU"> |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"> |
| <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico"> |
| <script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| </head> |
| |
| <body lang="cs"> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== HLAVICKA ============== --> |
| <div class="Header"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawHeader(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== MENU ============== --> |
| <div class="Menu"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawMenu(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- ============== TEXT ============== --> |
| <div class="Text"> |
| <p class="Title"> |
| Zdroj NTPI2EU ze setkání v ČB |
| </p> |
| <p class=Autor> |
| Milan Horkel |
| </p> |
| <p class="Subtitle"> |
| Na letošním tradičním setkání radioamatérů v Českých Budějovicích se |
| objevilo větší množství stejných napájecích zdrojů. Tak jsem jeden |
| rozlousknul, abych zjistil, co jsou vlastně zač. Jsou to maličké |
| lehoučké a úsporné zdroje 9V/500mA založené na obvodu LNK625DG od firmy |
| Power Integrations. |
| </p> |
| <p class="Subtitle"> |
| <img width="355" height="284" src="NTPI2EU.cs_soubory/image001.jpg" |
| alt="Obrázek zdroje"> |
| <img width="409" height="284" src="NTPI2EU.cs_soubory/image002.jpg" |
| alt="Detail štítku s údaji"> |
| </p> |
| <p> |
| <a href="../NTPI2EU.cs.pdf"><img class="NoBorder" |
| src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico" |
| alt="Acrobat"> PDF verze</a> |
| </p> |
| |
| <h1> Technické parametry </h1> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <th> Parametr </th> |
| <th> Hodnota </th> |
| <th> Poznámka </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Vstupní napětí </td> |
| <td> 100-240Vac 50-60Hz 200mA </td> |
| <td> Hodnota ze štítku </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Výstupní napětí </td> |
| <td> 9Vdc 500mA </td> |
| <td> Hodnota ze štítku </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Účinnost </td> |
| <td> 82% </td> |
| <td> Změřeno při nominální zátěži </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Spotřeba naprázdno </td> |
| <td> 86mW </td> |
| <td> Změřeno při 230Vac </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Rozměry </td> |
| <td> 50 x 72 x 28mm <br> |
| 50 x 35 x 28mm </td> |
| <td> Bez kabelu <br> |
| Bez kabelu a vidlice </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Hmotnost </td> |
| <td> 57g </td> |
| <td> Zváženo včetně kabelu </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <h1> Úvod </h1> |
| |
| <p> |
| Různých malých spínaných napájecích zdrojů je dnes všude spousta. Od |
| úplně mizerných nabíječek na mobily, až po docela solidní výrobky. |
| Tento zdroj se zařazuje spíše do druhé skupiny. |
| </p> |
| |
| <h1> Rozebrání </h1> |
| |
| <p> |
| Zdroj bydlí v malinké zástrčce se dvěma kolíky. Bohužel je krabička |
| zalepená. Na takové krabičky platí jediné. Velká sekera a pořádné |
| kladivo. Krabičku zdroje položíme na svěrák, nebo jiný kus železa, se |
| shora přiložíme ostří sekyry přesně na drážku lepeného spoje a |
| kladívkem středně razantně kleneme do sekyry. Když správně odhadneme |
| úder, krabička povolí přesně v lepeném spoji aniž by se nějak zásadně |
| poškodila. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="472" height="358" src="NTPI2EU.cs_soubory/image003.jpg" |
| alt="Nástroje pro rozebrání zdroje"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Ještě jednou z druhé strany a jsme uvnitř. Podívejme se na to. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="472" height="342" src="NTPI2EU.cs_soubory/image004.jpg" |
| alt="Rozberaný zdroj"> |
| </p> |
| |
| <h1> Schéma </h1> |
| |
| <p> |
| Zdroj je postaven na obvodu Power Integrations LNK625DG, což je obvod v |
| malém SOIC pouzdru se 7 vývody (jeden je vynechaný kvůli izolační |
| vzdálenosti) a umožňuje realizaci spínaného zdroje napájeného přímo ze |
| sítě s výstupním výkonem do cca 8W. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="913" height="521" src="NTPI2EU.cs_soubory/image005.png" |
| alt="Schéma zdroje"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Zdroj je zapojen víceméně podle doporučení výrobce. Odpor RF1 slouží |
| pro omezení proudu při zapnutí (nabíjení kondenzátoru C1) a v případě |
| havárie zdroje jako pojistka. Varistor RV1 omezuje špičkové přepětí ze |
| síťové strany na přijatelnou hodnotu cca 750V. Následuje dvoucestný |
| můstkový usměrňovač BD1 a první filtrační kondenzátor C1. Pro potlačení |
| rušení (ze zdroje i do zdroje) slouží dvojice tlumivek L1 a L2. |
| Tlumivka L2 má paralelně připojený rezistor R10, který tlumí vlastní |
| rezonanci tlumivky (způsobenou indukčností tlumivky s kapacitou mezi |
| závity tlumivky). Následuje druhý filtrační kondenzátor C2. Na tomto |
| kondenzátoru je v provozu stejnosměrné napětí 140V až 340V. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Toto velké stejnosměrné napětí se tranzistorem FET (součástí obvodu U1) |
| seká do primárního vinutí transformátoru T1. Frekvence je 100kHz. Při |
| rozepínání tranzistoru se na (rozptylové) indukčnosti primárního vynutí |
| transformátoru indukuje teoreticky neomezené napětí, které by mohlo |
| prorazit spínací tranzistor v obvodu U1. Proto jsou tyto přepěťové |
| špičky přes sériový rezistor R3 a diodu D1 usměrněny do kondenzátoru C3 |
| a odtud je tato nechtěná energie spálena v rezistoru R2. Ztráty tohoto |
| obvodu jsou celkem nepatrné (miliwatty). Tranzistor v obvodu U1 vydrží |
| maximálně 700V. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Na sekundární straně transformátoru je jednocestný usměrňovač s diodou |
| D3 a filtračním kondenzátorem C7. Obvod R8 a C6 slouží jako odrušovací |
| člen (spínačích špiček rychlé usměrňovací diody) a R9 zajistí vybití |
| výstupního kondenzátoru do několika sekund po vypnutí zdroje. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Největší ztráty ve zdroji jsou v U1 (asi 10%) a ve výstupní usměrňovací |
| diodě D3 (hlavně při nízkých výstupních napětích). Celková účinnost je |
| cca 80% (230V vstup, 9V/500mA výstup). |
| </p> |
| |
| <p> |
| Zpětná vazba zdroje se bere z pomocného vynutí a přes dělič R4/R6 je |
| přivedena na zpětnovazební vstup U1. Obvod U1 udržuje na vstupu FB |
| napětí 1.86V. Díky těsné (magnetické) vazbě výstupních vinutí |
| transformátoru je stabilita výstupního napětí přijatelná (cca 5%). Není |
| zde tedy žádný optron pro přenos signálu mezi nízkovoltovým výstupem a |
| síťovou částí. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Pomocný obvod D2/C5/R7/C4 zlepšuje spotřebu naprázdno (dle výrobce |
| obvodu U1 cca 140mW). Na vývodu BP je vyvedeno vnitřní napájecí napětí |
| obvodu U1 (což je cca 6V), které si obvod na začátku vyrábí (sráží) z |
| vysokého napětí na D. Toto neefektivní srážení napětí se deaktivuje, |
| jakmile je obvod napájen z pomocného zdroje ze sekundárního vinutí. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Orientace vinutí je na schématu označena tečkou. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Obvod LNK625DG je komplexní součástkou pro realizaci malých úsporných |
| napájecích zdrojů. Níže uvedený obrázek z katalogu výrobce zobrazuje |
| vnitřní blokové schéma. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="802" height="510" src="NTPI2EU.cs_soubory/image006.png" |
| alt="Blokové schém obvodu LNK625"> |
| </p> |
| |
| <h1> Osazení a vnitřní provedení </h1> |
| |
| <p> |
| Deska je opatřena potiskem a tak je snadné se na ní orientovat. Vpravo |
| dole je můstkový usměrňovač, vpravo nahoře je řídící obvod zdroje. |
| Sekundární nízkonapěťová část je vlevo od bílé čáry. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="452" height="355" src="NTPI2EU.cs_soubory/image007.jpg" |
| alt="Deska spojů - strana spojů"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Straně součástek dominuje transformátor a v pravé horní části varistor. |
| Opět je zde orientační potisk. Výstupní kabel je zajištěn pružným |
| tmelem aby nebyl namáhán spoj s deskou. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="489" height="360" src="NTPI2EU.cs_soubory/image008.jpg" |
| alt="Deska spojů - strana součástek"> |
| </p> |
| |
| <h1> Naměřené parametry zdroje </h1> |
| |
| <p> |
| Šedivá je teorie, reálný skutečnost je mnohem barevnější. |
| </p> |
| |
| <h2> Základní parametry </h2> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <th> Parametr </th> |
| <th> Hodnota </th> |
| <th> Poznámka </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Příkon naprázdno </td> |
| <td> 86mW </td> |
| <td> Napájení 230V AC </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Oteplení naprázdno </td> |
| <td> +1°C (z 22°C na 23°C, studený) </td> |
| <td> Vodorovně v zásuvce </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Oteplení při zátěži </td> |
| <td> +19°C (z 22°C na 41°C, vlažný) </td> |
| <td> Vodorovně v zásuvce, zátěž 20Ω </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Účinnost při jmenovité zátěži </td> |
| <td> 82% </td> |
| <td> Zátěž 500mA </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Výstupní napětí </td> |
| <td> 9.60V / 9.32V / 9.00V </td> |
| <td> 0mA / 50mA / 500mA </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> Zvlnění napětí </td> |
| <td> 200mVpp </td> |
| <td> Nezávisí na zátěži </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <h2> Zatěžovací charakteristika </h2> |
| |
| <p> |
| Zatěžovací charakteristika zobrazuje závislost výstupního napětí na |
| konci kabelu na zatěžovacím proudu. Ze sklonu křivky vyplývá vnitřní |
| odpor zdroje přibližně 0.6Ω na konci kabelu (odpor kabelu je cca 0.4Ω). |
| Regulace napětí (bez zpětnovazebního optronu) je vynikající. |
| </p> |
| |
| <img width="524" height="321" src="NTPI2EU.cs_soubory/image009.png" |
| alt="Zatěžovací charakteristika zdroje"> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <th> mA </th> |
| <th> V </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 0 </td> |
| <td> 9.60 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 50 </td> |
| <td> 9.32 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 100 </td> |
| <td> 9.25 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 200 </td> |
| <td> 9.16 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 300 </td> |
| <td> 9.11 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 400 </td> |
| <td> 9.06 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 500 </td> |
| <td> 9.00 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 600 </td> |
| <td> 8.93 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 700 </td> |
| <td> 8.85 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 800 </td> |
| <td> 8.80 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 900 </td> |
| <td> 8.78 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1000 </td> |
| <td> 8.15 </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 1030 </td> |
| <td> 6.80 </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| <p> |
| Při zatěžovacím proudu nad asi 900mA začíná působit nadproudová ochrana |
| zdroje. Při zkratu je pak proud mnohem menší, obvod přejde do režimu |
| automatického restartu a opakovaně se pokouší nastartovat. Kromě této |
| ochrany má obvod i tepelnou ochranu. |
| </p> |
| |
| <h2> Zvlnění výstupního napětí </h2> |
| |
| <p> |
| <img width="320" height="240" src="NTPI2EU.cs_soubory/image010.png" |
| alt="Zvlnění na výstupu zdroje"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Zobrazený průběh výstupního napětí je sejmutý při jmenovité zátěži. Je |
| zde pěkně vidět, že zdroj má základní kmitočet 100KHz, ale občas |
| vynechává cykly. Při menší zátěži vynechává mnohem víc. Toto chování |
| regulačního algoritmu přispívá ke zmenšení ztrát při malé zátěži, ale |
| má také za následek to, že v závislosti na zátěži (hlavně malé) zdroj |
| trochu píská či šustí. Tedy nic do ložnice. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Zvlnění výstupního napětí je prakticky nezávislé na zátěži a činí cca |
| 200mVpp (špička-špička). To je dostačující pro digitální techniku. |
| Zdroj je určen pro nenáročné číslicové systémy a protože má malý výkon |
| a tak si výrobce mohl dovolit na výstupu filtraci jen kondenzátorem. U |
| větších zdrojů je tam vždy π-článek (C-L-C), který řádově zlepší |
| čistotu výstupního napětí. |
| </p> |
| |
| <h2> Změna zátěže </h2> |
| |
| <p> |
| Žádný spínaný zdroj není perfektní z hlediska regulace výstupního |
| napětí při skokové změně zátěže. Spínací tranzistor dobou sepnutí |
| určuje kolik se naakumuluje energie do transformátoru a po jeho |
| rozepnutí se tato energie přelije do výstupního filtru. Když se mezitím |
| radikálně změní zátěž, už s tím nic nenadělá. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Pro náš zdroj je (poněkud nečekaně) nejhorší situace při přechodu z |
| nulové zátěže na plnou zátěž (500mA). Dochází zde k většímu či menšímu |
| propadu výstupního napětí v závislosti na tom, kdy k připojení zátěže |
| došlo vzhledem k vnitřnímu pracovnímu cyklu obvodu. Pokles činí až 1.5V |
| pod nominální výstupní napětí. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="320" height="240" src="NTPI2EU.cs_soubory/image011.png" |
| alt="Odezva zdroje při zatížení"> |
| <img width="320" height="240" src="NTPI2EU.cs_soubory/image012.png" |
| alt="Odezva zdroje při zatížení"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Situace se zlepší, když měříme výstup při změně zatížení 100mA na |
| 500mA. Při skokovém odlehčení z 500mA na 100mA vidíme nepatrný překmit |
| regulační smyčky. Překmit je asi stejně velký, jako zvlnění na výstupu. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="320" height="240" src="NTPI2EU.cs_soubory/image013.png" |
| alt="Odezva zdroje při zatížení"> |
| <img width="320" height="240" src="NTPI2EU.cs_soubory/image014.png" |
| alt="Odezva zdroje při odlehčení"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Odlehčení zdroje z 500mA na 0mA neprodukuje žádný překmit. Asi je tím, |
| že na výstupu není filtr s tlumivkou. |
| </p> |
| |
| <p> |
| <img width="320" height="240" src="NTPI2EU.cs_soubory/image015.png" |
| alt="Odezva zdroje při odlehčení"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Průběhy spínání a rozpínání jsou poněkud zubaté, protože jsem zátěž |
| spínal a rozpínal mechanickým mikrospínačem, což není ideální. |
| </p> |
| |
| <h1> Úprava na jiné napětí </h1> |
| |
| <p> |
| Výstupní kondenzátor je dimenzovaný na 16V, lze tedy výstupní napětí |
| posunout až na cca 12V, nebo naopak snížit napětí třeba na 5V. Při |
| nižším napětí je třeba zmenšit i zatěžovací rezistor R9 (2k7), jinak |
| bude napětí naprázdno příliš velké. Výstupní napětí je dáno poměrem |
| zpětnovazebních odporů R4 (12k72) a R6 (1k8). |
| </p> |
| |
| <p> |
| U<sub>out</sub> = 1.1 x (R4 + R6) / R6 |
| </p> |
| |
| <table> |
| <tr> |
| <th> Napětí </th> |
| <th> R4 </th> |
| <th> R6 </th> |
| <th> Úprava </th> |
| <th> Poznámka </th> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 5V </td> |
| <td> 12k72 || <i>15k</i> </td> |
| <td> 1k8 </td> |
| <td> K R4 paralelně 15k </td> |
| <td> K R9 (2k7) paralelně <i>1k5</i> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 9V </td> |
| <td> 12k72 </td> |
| <td> 1k8 </td> |
| <td> Tovární hodnoty </td> |
| <td> </td> |
| </tr> |
| <tr> |
| <td> 12V </td> |
| <td> 12k72 </td> |
| <td> 1k8 || <i>5k6</i> </td> |
| <td> K R6 paralelně 5k6 </td> |
| <td> </td> |
| </tr> |
| </table> |
| |
| </div> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== PATIČKA ============== --> |
| <div class="Footer"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../"); |
| DrawFooter(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| </body> |
| </html> |
