Kapcsolóüzemű tápegység 2.

Az eredeti kapcsolóüzemű táp rajza és leírása azért került átdolgozásra, hogy jobban megfeleljen az erősítőkhöz való felhasználásra, és hogy könnyebb legyen a saját igényeknek megfelelően módosítani, illetve mert a táp jelen kapcsolása inkább a magas feszültség/kis áram arányban tudja leadni a névleges teljesítményét. Ennek megfelelően a fenti rajzon látható táp megfelel egy 80-100W-os sztereó erősítő teljesítményigényeinek kielégítéséhez, feltételezve, hogy az erősítő a ma már átlagosnak tekinthető legalább 65-70%os hatásfokkal rendelkezik a végkivezérlés környékén. A leírás további részében az alkatrészek beszerezhetőségéről, helyettesíthetőségéről írnék pár gondolatot.
A táp egyik legmacerásabb alkatrésze a trafó, melynek elsősorban két feltételnek kell megfelelnie: egyrészt keresztmetszetének tudnia kell kezelni az átviendő teljesítményt, másrészt anyagi minőségének olyannak kell lennie hogy az adott kapcsoló frekvencián és adott fluxussűrűség mellett ne szaturáljon. Ennek nagyon sok anyag megfelel, a Magyarországon beszerezhető anyagok jellemzően a 3F3 Ferroxube gyártmány, ezt a TME-nél nagyon borsos áron megvehetjük csévével együtt. Másik anyag a váci Tali Btnél beszerezhető M2TN-C, és -D anyag, ez jóval alacsonyabb áron beszerezhető. Ilyen trafók természetesen számítógép tápból is kitermelhetőek, de mivel azok a tápok általában ismeretlen körülmények között üzemelnek, ezért nem biztos, hogy megfelelnek. A kimeneten lévő kondenzátorok egy szintén kényes kérdés. Sokakban él a meggyőződés hogy a kapcsolóüzemű tápok működése nem megbízható, és hogy a kondenzátorok hamar tönkremennek bennük. Ez megfelelő kondenzátorok esetén kiküszöbölhető. A jelenség akkor fordulhat elő, ha a kimeneten lévő kondenzátornak nagy az ESR-je (soros veszteségi ellenállása), és emiatt a rajta áthaladó nagyfrekvenciás áram olyan mértékben felmelegíti hogy a kondenzátor előbb vagy utóbb tönkremegy. Több megoldás is lehetséges, a lényeg hogy az egy kondenzátorra jutó áramot lecsökkentsük. Ezt oly módon tehetjük meg, ha alacsony ESR értékű kondenzátort használunk (ezt a boltok általában jelölik egy ESR felirattal), vagy több kisebb értékű kondenzátorból állítjuk elő a kívánt kapacitást. Erősítők esetében az utóbbi a célravezető, mert a magasabb kimeneti feszültségekhez nem valószínű, hogy kapunk nagy feszültségű ESR kondenzátort.

Ha hagyományos kondenzátort használunk, akkor mindenképpen figyeljünk hogy 105 C-osat vegyünk, mert ezeket nagyobb hőmérsékleten tesztelik, és jobb minőségűek. A kimeneti feszültség a zéner dióda feszültségétől függ, de ez nem jelenti azt, hogy a menetszámokat nem kell átszámolni ha más kimenő feszültséget használunk. A menetek számolásához egyszerűsítettem egykét képletet, illetve más képleteket használtam, azért, mert a régi képletek némi pontatlanságot adtak, mivel jó néhány szükséges adatot csak közelítőleg lehetett meghatározni, így ezekkel a képletekkel talán némileg egyszerűbb is a számolás annak ellenére hogy bonyolultnak tűnnek.

Ennek megfelelően az új képletek:
Primer menetszám: Np=(100*Ip*Lp)/(Bm*Ae)
Szekunder menetszám: Ns=(Np*(Vo+Vd))/Vor
Kiegészítő tekercs menetszám: Nb=(13/(Vo+Vd))*Ns

Ahol:
Ip – a primer csúcsáram Ip=5,83A
Lp – Primer tekercs induktivitása Lp=184,3uH
Bm – maximális fluxus sűrűség 3000gauss>Bm>2000gauss itt 2500gauss érték megfelel, de a két határ között bármit választhatunk
Ae – effektív keresztmetszete a ferrit magnak, E55 mag esetén 3,56cm2 környékén van, E42 mag esetén 2,4cm2
Vo – kimenő feszültség
Vd – kimeneti egyenirányító diódán eső feszültség, schottky esetén 0,5V, ultragyors P/N dióda esetén 0.7V, a rajzon lévő dióda P/N típus
Vor – kimenetről a bemenetre tükrözött feszültség, minden esetben 135V-ra válasszuk

A képletekbe behelyettesítendő mértékegységek: A, uH, gauss, cm2, V
Az itt látható képletekben sok, már előre kiszámolt adat van, így felhívom a figyelmet arra, hogy ezek a képletek csak és kizárólag ehhez a kapcsoláshoz felelnek meg, csak erre a teljesítményre, az egyetlen dolog ami változhat az a kimenő feszültség, illetve egyedi igények mellett a trafó magjának keresztmetszete. Mindemellett a kapcsolást nem ajánlom 30V alatti feszültségekhez való használatra, mert a flyback topológia, mely szerint a táp működik, nem engedi meg az alacsony feszültségek mellett nagy áramok kivételét. Ha mégis alacsonyabb feszültségekhez akarjuk használni, ajánlom, hogy korlátozzuk a kimenő áramot.
A kapcsolást E42 maggal megépítve a következő adatok jellemzik:
Kimenő feszültség: +39V ±5% -39V ±10% abban az esetben ha 2% tűrésű zénerdiódát használtunk
Kimenő áram: ±3,5A
Maximális folyamatos kimenő teljesítmény: 290W

A trafó adatai E42 mag esetén:
Np: 18
Ns: 5
Nb: 2