<!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 seobjevilo větší množství stejných napájecích zdrojů. Tak jsem jedenrozlousknul, abych zjistil, co jsou vlastně zač. Jsou to maličkélehoučké a úsporné zdroje 9V/500mA založené na obvodu LNK625DG od firmyPower 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. Odúplně 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 krabičkazalepená. Na takové krabičky platí jediné. Velká sekera a pořádnékladivo. Krabičku zdroje položíme na svěrák, nebo jiný kus železa, seshora přiložíme ostří sekyry přesně na drážku lepeného spoje akladívkem středně razantně kleneme do sekyry. Když správně odhadnemeúder, krabička povolí přesně v lepeném spoji aniž by se nějak zásadněpoškodila.</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 vmalém SOIC pouzdru se 7 vývody (jeden je vynechaný kvůli izolačnívzdálenosti) a umožňuje realizaci spínaného zdroje napájeného přímo zesítě 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 sloužípro omezení proudu při zapnutí (nabíjení kondenzátoru C1) a v případěhavárie zdroje jako pojistka. Varistor RV1 omezuje špičkové přepětí zesíťové strany na přijatelnou hodnotu cca 750V. Následuje dvoucestnýmůstkový usměrňovač BD1 a první filtrační kondenzátor C1. Pro potlačenírušení (ze zdroje i do zdroje) slouží dvojice tlumivek L1 a L2.Tlumivka L2 má paralelně připojený rezistor R10, který tlumí vlastnírezonanci tlumivky (způsobenou indukčností tlumivky s kapacitou mezizávity tlumivky). Následuje druhý filtrační kondenzátor C2. Na tomtokondenzátoru 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. Přirozepínání tranzistoru se na (rozptylové) indukčnosti primárního vynutítransformátoru indukuje teoreticky neomezené napětí, které by mohloprorazit spínací tranzistor v obvodu U1. Proto jsou tyto přepěťovéšpičky přes sériový rezistor R3 a diodu D1 usměrněny do kondenzátoru C3a odtud je tato nechtěná energie spálena v rezistoru R2. Ztráty tohotoobvodu jsou celkem nepatrné (miliwatty). Tranzistor v obvodu U1 vydržímaximálně 700V.</p><p>Na sekundární straně transformátoru je jednocestný usměrňovač s diodouD3 a filtračním kondenzátorem C7. Obvod R8 a C6 slouží jako odrušovacíčlen (spínačích špiček rychlé usměrňovací diody) a R9 zajistí vybitívýstupního kondenzátoru do několika sekund po vypnutí zdroje.</p><p>Největší ztráty ve zdroji jsou v U1 (asi 10%) a ve výstupní usměrňovacídiodě D3 (hlavně při nízkých výstupních napětích). Celková účinnost jecca 80% (230V vstup, 9V/500mA výstup).</p><p>Zpětná vazba zdroje se bere z pomocného vynutí a přes dělič R4/R6 jepřivedena na zpětnovazební vstup U1. Obvod U1 udržuje na vstupu FBnapětí 1.86V. Díky těsné (magnetické) vazbě výstupních vinutítransformátoru je stabilita výstupního napětí přijatelná (cca 5%). Nenízde tedy žádný optron pro přenos signálu mezi nízkovoltovým výstupem asíťovou částí.</p><p>Pomocný obvod D2/C5/R7/C4 zlepšuje spotřebu naprázdno (dle výrobceobvodu U1 cca 140mW). Na vývodu BP je vyvedeno vnitřní napájecí napětíobvodu U1 (což je cca 6V), které si obvod na začátku vyrábí (sráží) zvysokého 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 úspornýchnapájecích zdrojů. Níže uvedený obrázek z katalogu výrobce zobrazujevnitřní 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. Vpravodole 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 pružnýmtmelem 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 nakonci kabelu na zatěžovacím proudu. Ze sklonu křivky vyplývá vnitřníodpor 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 ochranazdroje. Při zkratu je pak proud mnohem menší, obvod přejde do režimuautomatického restartu a opakovaně se pokouší nastartovat. Kromě tétoochrany 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. Jezde pěkně vidět, že zdroj má základní kmitočet 100KHz, ale občasvynechává cykly. Při menší zátěži vynechává mnohem víc. Toto chováníregulačního algoritmu přispívá ke zmenšení ztrát při malé zátěži, alemá také za následek to, že v závislosti na zátěži (hlavně malé) zdrojtrochu píská či šustí. Tedy nic do ložnice.</p><p>Zvlnění výstupního napětí je prakticky nezávislé na zátěži a činí cca200mVpp (špička-špička). To je dostačující pro digitální techniku.Zdroj je určen pro nenáročné číslicové systémy a protože má malý výkona tak si výrobce mohl dovolit na výstupu filtraci jen kondenzátorem. Uvětších zdrojů je tam vždy π-článek (C-L-C), který řádově zlepšíčistotu výstupního napětí.</p><h2> Změna zátěže </h2><p>Žádný spínaný zdroj není perfektní z hlediska regulace výstupníhonapětí při skokové změně zátěže. Spínací tranzistor dobou sepnutíurčuje kolik se naakumuluje energie do transformátoru a po jehorozepnutí se tato energie přelije do výstupního filtru. Když se mezitímradikálně změní zátěž, už s tím nic nenadělá.</p><p>Pro náš zdroj je (poněkud nečekaně) nejhorší situace při přechodu znulové zátěže na plnou zátěž (500mA). Dochází zde k většímu či menšímupropadu výstupního napětí v závislosti na tom, kdy k připojení zátěžedošlo vzhledem k vnitřnímu pracovnímu cyklu obvodu. Pokles činí až 1.5Vpod 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 na500mA. Při skokovém odlehčení z 500mA na 100mA vidíme nepatrný překmitregulační 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 zátěžspínal a rozpínal mechanickým mikrospínačem, což není ideální.</p><h1> Úprava na jiné napětí </h1><p>Výstupní kondenzátor je dimenzovaný na 16V, lze tedy výstupní napětíposunout až na cca 12V, nebo naopak snížit napětí třeba na 5V. Přinižším napětí je třeba zmenšit i zatěžovací rezistor R9 (2k7), jinakbude napětí naprázdno příliš velké. Výstupní napětí je dáno poměremzpětnovazebních 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>