No changes between revisions
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs.html
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">&nbsp;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> &nbsp; </td>
</tr>
<tr>
<td> 12V </td>
<td> 12k72 </td>
<td> 1k8 || <i>5k6</i> </td>
<td> K R6 paralelně 5k6 </td>
<td> &nbsp; </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>
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image001.jpg
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image002.jpg
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image003.jpg
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image004.jpg
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image005.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image006.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image007.jpg
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image008.jpg
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image009.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image010.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image011.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image012.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image013.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image014.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
//Designs/POWER/NTPI2EU/DOC/HTML/NTPI2EU.cs_soubory/image015.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property