Měnič pro notebook a jiné spínané napájecí zdroje

Jakub Fulín (PCtun)

K mému předešlému notebooku fujitsu jsem měl pouze měnič z 12V na 20V. Po nákupu HP probook nastal ale problém. HP používá 3 pinový konektor a ověřuje si připojenou nabíječku. Použití měniče na 220V je sice méně energeticky šetrné ale plně řeší tento problém. Je vhodný pouze pro spínané zdroje do výkonu cca 100-150W.

Důvod vzniku byl popsán výše. Nyní něco k použití a koncepci. Z důvodu snížení hmotnosti jsem použil vysokofrekvenční měnič s feritovým transformátorem namísto konvenčního 50Hz s železným transformátorem. Použité řešení je sice složitější ale u komerčních výrobků, pro své přednosti, velmi často využívané. Další otázkou byla volba mezi stejnosměrným nebo střídavým výstupem. Ponechání střídavého vysokofrekvenčního napětí jsem předem zamítl z důvodu používání nízkofrekvenčních usměrňovačů na vstupech spínaných zdrojů (v mém případě notebook). Protože měnič budu používat výhradně s notebookem popř. s nabíječkami na mobil (pouze spínané) atd. Zvolil jsem stejnosměrný výstup. Absencí 50Hz střídače se zapojení dále zjednodušuje a klesají i výrobní náklady.

Teď něco málo k zapojení. Celý měnič je napájen pomocí 4 vodičů (zvlášť silová a zvlášť ovládací část). To z toho důvodu, protože úbytek na silových vodičích by měl vliv na podpěťovou ochranu. Srdcem celého zapojení je integrovaný obvod SG3525. Jedná se o PWM regulátor určený pro přímé buzení mosfet tranzistorů. Frekvence měniče byla zvolena cca 25kHz. Je určena časovacím kondenzátorem C1 a rezistorem R1. R18 zajišťuje tzv. deadtime. Zvětšením R18 se zvětší i časová prodleva. C8 zajišťuje softstart a jeho hodnotu jsem odhadem zvolil 1u (lze použít i větší). Na vstupy rozdílového zesilovače je přivedena zpětná vazba z výstupu přes optočlen opto1. Napětí z reference (pin16) je přivedeno přes dělič R2/R3 na první vstup zesilovače. Na druhý je přivedeno nap. z děliče opto1,R4. Zpětná vazba zaručí stabilní výstupní napětí (omezeno pouze maximálním přenášeným výkonem, který záleží na transformátoru). Jako spínací prvky jsem zvolil 2x2 tranzistorů IRF3205 z důvodu velmi malého Rdson a vysokého povoleného proudu. R19,20 zajišťují uzavření tranzistorů při odpojení ovládacího napájení. Pokud by zde nebyly a nastala možnost, že silové nap. by bylo připojeno a ovládací ne, mohlo by dojít až k destrukci tranzistorů. RC člen R11,C6/R12,C7 omezují špičky vzniklé při rozpínání tranzistorů a chrání je tím. Na sekundární straně transformátoru se nachází můstkový usměrňovač a vyhlazovací člen L3,4,C9,12. Dále už jen R14 a D6-8, pro nastavení výstupního napětí. Další důležitou částí je podpěťová kontrola. Pro odpojení při vybití baterie je použit vývod shutdown (pin 10). Vyhodnocení napětí na baterii je provedeno jednoduchým komparátorem s OZ OP07. Napětí z děliče R16,17 je porovnáváno s referencí 5,1V z již zmíněného pinu 16. Při použití děliče 1:1 se vypínací napětí pohybuje okolo 10,2V podle přesnosti rezistorů. Aktivace ochrany je indikována pomocí LED D9. Pro možnost vyřazení je na dps přepínač (propojka na pinové liště jako např. u HDD na master/slave).

Parametry transformátoru: Průřez středního sloupku jádra 1,33cm2. Primár 2*4z 0,44mm2 (vinuto trifilárně). Sekundár 96z 0,065mm2 (vinuto bifilárně). Nejprve navinuto 48z sekundáru, poté primár, nakonec druhá polovina sekundáru 48z. Mezi každou vrstvou proklad a zesílená izolace mezi prim. a sec.

Varování: Pamatujte na to, že v zapojení se nachází životu nebezpečné napětí 220V ss, při porušení zpětné vazby i mnohem vyšší. Vše děláte na vlastní riziko. Stavbu takového zařízení smí provádět jen člověk s příslušným oprávněním.

Pozn.: Všechny součástky, nebo jejich náhrady jsou k dostání např. v gm elektronik www.gme.cz Obrazce DPS i osazovacích plánů jsou z pohledu ze shora ze strany součástek

Přeji hodně úspěchů se stavbou. Případné dotazy či připomínky pište do diskusního fóra nebo na e-mail jakubful@gmail.com

Kliknutím na fotku se zobrazí v plné velikosti.

Webdesign a autor většiny článků: Jakub Fulín (PCtun)

2009