DC/DC měniče

1. DC/DC měniče parametry, zapojení výpočet a návrh

2. Rozdělení DC-DC měničů1) měniče s výstupním výkonem do výkonu okolo 10 W - jsou konstruovány jako hybridní obvody, určené pro montáž na plošné spoje v plastových nebo i kovových pouzdrech. Omezení jejich výkonu je dáno jejich účinností, tj. schopnostmi pouzdra ztráty odvést do okolí. 2) měniče s výstupním výkonem do cca 300 W - jsou konstruovány buď jako osazené desky součástkami s chladiči nebo jako samostatné přístroje ve skříňce, obvykle s nuceným větráním. Jsou určeny buď k zabudování do jiných (složitějších) konstrukcí, majících vlastní skříň, nebo k samostatné činnosti (např. měniče napětí ve vozidlech). Z hlediska principů činnosti se však stále podobají první skupině.3) měniče s výstupními výkony stovek W až jednotek kW - jsou již stavěny jako samostatné skříňové jednotky a užívají se zejména jako napájecí jednotky stejnosměrných motorů v automatizaci výroby, v galvanizovnách, ale i jinde.

3. DC - DC měniče první skupiny, tedy měniče, které je možno z hlediska jejich provedení považovat za součástky, pak je můžeme dále dělit podle kritéria principu činnosti na: • měniče s lineárními obvody, tj. měniče obsahující lineární stabilizátory a to jak parametrické, tak zpětnovazební monoli-tické. Základní vlastností této skupiny měničů je možnost pouze snižovat vstupní napětí na nižší hodnotu napětí výstupního. Z principu jejich činnosti vyplývá jejich malá účinnost a galvanické propojení vstupu s výstupem, • měniče bez indukčností, tj. měniče se spínanými kondenzátory, určené pro odběr malých proudů. Obvykle obsahují monolitické integrované obvody v kombinaci s dalšími pasivními součástka-mi. Opět je galvanicky spojen jejich vstup s výstupem. Používají se obvykle pro dvojnásobení a inverzi vstupního napětí, mohou generovat i několik výstupních napětí najednou,

4. měniče s cívkami, vycházející z klasických zapojení spínaných zdrojů. Dovolují konstruovat měniče s vysokou účinností při možnosti snižovat, zvyšovat či invertovat vstupní napětí. Jejich výstup je vždy spojen galvanicky se vstupem, vyznačují se existencí pouze jednoho výstupního napětí. Z tohoto napětí však může být odvozováno i několik menších dalších napětí, např. pomocí lineárních zpětnovazebních stabilizátorů, nebo stabilizátorů parametrických. Do této skupiny patří i měniče s cívkou, která má odbočku (autotransformátor), • měniče s transformátory jsou tou „pravou“ skupinou, ve které se vyrábí nejvíce typů obvodů. Mají vždy galvanicky izolovaný výstup od vstupu na vysoké napětí řádu jednotek kV. Vyznačují se množstvím kombinací výstupních napětí (jedno výstupní napětí, dvě symetrická, dvě nesymetrická, tři napětí apod.).

5. Základní parametry Účinnost = POUT . 100 / PIN% je měřena při jmenovité (obvykle maximální) hodnotě zátěže měniče a jmenovité hodnotě vstupního napětí. Vstupní napěťový rozsah udává rozmezí mezi minimálním a maximálním vstupním napětím, při kterém měnič pracuje podle jeho specifikací v katalogovém listě. Nominální hodnota vstupního napětí je hodnota vstupního napětí, užitá pro všechny zkoušky a testy měniče (pokud není jinak specifikováno). Vstupní proud vtéká do měniče při jmenovité hodnotě vstupního napětí při plném zatížení výstupu měniče proudem (výkonem). Maximální hodnota vstupního přepětí je hodnota napětí, která může být na vstup měniče přiložena aniž dojde k jeho poškození. Doba přiložení tohoto napětí bývá obvykle omezena na 100 ms. Nejsou přitom zaručovány všechny parametry měniče. 

6. Vstupní zvlnění je měřeno jako špička - špička v pásmu od nuly do 20 MHz. Obvykle leží jedna část tohoto šumu na hodnotě spínacího kmitočtu a druhá na jeho dvojnásobku. Spínací kmitočet je hodnota základního kmitočtu, na kterém měnič pracuje. U zapojení typu push-pull je generovaný šum na dvojnásobku řídícího kmitočtu. Doba sepnutí. Celková doba periody spínaného průběhu se dělí u jednočinných měničů na dobu sepnutí a dobu rozepnutí. U dvojčinných měničů je definice složitější, doby sepnutí jsou pro dva spínací prvky dvě (obvykle stejně dlouhé) a minimální prodleva mezi nimi se nazývá zaručená doba nesepnutí. Podpěťová ochrana. Řada měničů je vybavena obvodem, který reaguje na nevhodně nízkou hodnotu vstupního napětí (a tím nadměrný vstupní proud) vypnutím činnosti měniče. Křížová regulace. U měničů s více výstupy dochází při zatížení jednoho z nich obvykle i ke změně napětí toho druhého, která může být jak kladná, tak záporná - ideálně by měla být nulová. 

7. Dynamická odezva. Když je měnič zatížen výstupními impulzy zatěžovacího proudu, dochází k překmitům na jeho výstupním napětí (kladným při odlehčení, záporným při přitížení). Bývá definována nejen amplituda těchto překmitů ale také doba jejich trvání, označovaná jako přechodová doba. Vstupní zvlnění. Přivedeme-li na vstup DC/DC měniče stejnosměrné napětí se superponovanou střídavou složkou (obvykle o kmitočtu 50 Hz nebo 100 Hz), pak tato střídavá složka je na výstupu snížena vlivem činnosti zpětnovazební smyčky měniče. Tento střídavý signál je na výstupu zeslabený tím více, čím má smyčka zpětné vazby větší zesílení (zisk). Poměr vstupního zvlnění a výstupního zvlnění v logaritmickém poměru dB je nazýván činitelem potlačení. Například při činiteli potlačení 60 dB (= 1000x, tj. běžná hodnota) klesne vstupní střídavé napětí uIN = 1 V na výstupní uOUT = 1 mV. Převodní charakteristika. Výstupní napětí UOUT DC/DC měničů je částečně závislé i na hodnotě napětí vstupního UIN. Tato závislost se udává grafem nebo číselnou hodnotou, udávající o kolik procent se mění výstupní napětí při změně napětí vstupního v celém jeho povoleném rozsahu. 

8. Zatěžovací charakteristika. Výstupní napětí UOUT je funkcí výstupního proudu IOUT. Ideální je opět udávat tuto závislost graficky funkcemi UOUT = f(IOUT) při parametru UIN = konst. Vzniká tak parametrická síť křivek, popisující měnič ve všech možných kombinacích jeho činnosti. Pro zjednodušení se uvádí parametr, udávající maximální možnou změnu výstupního napětí UOUT . 100 / UOUT%při povoleném kolísání zatěžovacího proudu IOUT a při jmenovité hodnotě napětí vstupního UIN. Dlouhodobá stabilita je definována opět změnou výstupního napětí UOUT v časovém intervalu 1000 hodin činnosti. Tato stabilita souvisí nejčastěji s chlazením měniče, resp. s teplotou uvnitř obvykle velmi špatně chladitelných součástek jeho konstrukce. Minimální izolační napětí pro galvanické oddělení primární a sekundární strany měniče. Požadavkem obvykle bývá možnost jednu stranu spojit se síťovým rozvodem a druhou galvanicky oddělit z důvodů bezpečnosti obsluhy i oddělení zemních vyrovnávacích proudů mezi dvěma zařízeními. Odezva na změnu je doba, za kterou se výstupní napětí opět ustálí na hodnotě specifikované přesnosti vzhledem ke jmenovité hodnotě výstupního napětí po změně výstupního proudu.

9. Výstupní šum je sledovaný v pásmu od nuly do 20 MHz a to při jmenovité velikosti vstupního napětí a jmenovité zátěži měniče. Šum výstupu je specifikovaný jako maximální rozkmit výstupního napětí špička - špička (= peak-to-peak) a označován jako uOUTp-p. Většina (energetického obsahu) šumu pochází ze spínací činnosti měniče a nachází se obvykle na násobcích základního kmitočtu. Výstupní napětí obsahuje kromě požadované stejnosměrné složky ještě periodickou střídavou složku (výstupní zvlnění) a neperiodickou složku (šum). Přepěťová ochrana. Napěťový překmit při vypínání proudu cívkou může jednak poškodit interní spínací tranzistory, ale může se přes transformační poměr objevit i na výstupu měniče a poškodit připojené zařízení, z výstupu měniče napájené. Předzátěž definuje minimální úhel otevření spínacího prvku a může být realizována jak odporem, připojeným na jeho výstup. V každém případě předzátěž snižuje účinnost měniče a tak by měla být používána jen tam, kde zatěžovací proud může klesnout pod specifikovanou minimální hodnotu, představující právě předzátěž měniče.

10. Proudová ochrana výstupu je řešena přechodem měniče do režimu zdroje proudu, reverzním vypnutím činnosti spínání nebo stabilním vypnutím. Krátkodobá teplotní stabilita udává se změna parametrů, ke které dochází po dobu od zapnutí do doby, kdy je stabilizována jeho provozní teplota (vyrovná se generace tepla v jeho pouzdře s jeho odvodem do okolí, obvykle o teplotě 25 oC). Teplotní koeficient je udáván jako změna výstupního napětí se změnou provozní teploty o 1 K. Udává se v PPM/K (1 PPM/K = 0,0001 %/K). Napěťová rovnováha je pojem specifikovaný pouze u měničů se symetrickou dvojicí výstupních napětí. Je to rozdíl absolutních hodnot napětí obou výstupů, vyjádřený v procentech jmenovité výstupní hodnoty napětí. Výstupní napětí je nominální hodnota výstupního napětí při nominální hodnotě vstupního napětí a nominální hodnotě zatěžovacího výkonu (proudu). Kapacita vstup-výstup je izolační kapacita mezi vstupními a výstupními svorkami DC/DC měniče, měřená při 1 kHz a efektivním napětí 1 V .

11. Izolační odpor je izolační odpor mezi všemi spojenými vstupy měniče a všemi spojenými výstupy měniče. Pokud má DC/DC měnič kovové pouzdro, přistupují k tomu ještě izolační odpory mezi vstupem a pouzdrem a mezi výstupem a pouzdrem. Nastavení výstupu. Některé měniče mají možnost donastavit továrně nastavenou hodnotu výstupního napětí a tak je u nich udáván rozsah, ve kterém je možné tuto změnu provést. Tepelný odpor pouzdra udává výkon, který je pouzdro schopno vyzářit do okolí při jednotkovém teplotním spádu mezi součástkami měniče a jeho povrchem. Tepelná pojistka vypíná činnost měniče při překročení nastavené teploty čidla uvnitř pouzdra měniče. Při vychladnutí buď startuje měnič automaticky, nebo je vyžadován start ruční.

12. DC – DC měnič s lineárními stabilizátory Tranzistory a další součástky společně s transformátorem tvoří řízený oscilátor, který budí primární vinutí transformátoru. Výstupní napětí transformátoru jsou usměrňována a filtrována a stabilizována lineárními stabilizátory tak, aby byla získána požadovaná výstupní napětí. Typicky tranzistory spínají s kmitočtem okolo 20 kHz, kdy je primární vinutí transformátoru buzeno obdélníkovým průběhem. Kapacita výstupních filtračních kondenzátorů je poměrně malá vzhledem ke zdrojům pracujícím při kmitočtu 50 Hz a celkové ztráty jsou poměrně nízké.

13. Měnič DC – DC s bezšumovým impulzem Obvod LM3524 poskytuje dvě sekvence navzájem se nepřekrýva-jících impul-zů (mezi impulzy je mrtvá doba = dead time) pro řízení obou tranzistorů.

14. Přepínací průběhy tranzistorů (stopy A a B) a bezšumový impulz (stopa C), který je generovaný při každém přepínacím přechodu. Výstupní šum je uveden ve stopě D. Bezšumový impulz může být použit v napájeném systému tak, aby omezil vliv šumového překmitu na výstupu (stopa D). Na příklad spuštění běhu převodu citlivého převodníku může být opožděno impulzem ze stopy C o dobu, potřebnou k odeznění zákmitů na výstupním napájecím napětí stopy D. Tato technika je velmi účinná, pokud ji lze v napájeném systému použít.

15. Externě řízený DC – DC měnič Komparátor K1 pracuje jako generátor hodinových impulzů, které řídí komparátory K2 a K3. Tyto kmparátory dále řídí tranzistory, budící primární vinutí transformátoru. Když by se mohla vyskytnout kritická chyba napájeného systému přepínacím rušením, vnější bezšumový impulz je přiveden na komparátor K4. Výstup komparátoru K4 přechází do kladné saturační úrovně a blokuje řízení transformátoru.

16. Sinusový DC – DC měnič Sinusovým buzením transformátoru se dosahujeme minimálního rušení jak na výstupu, tak i na vstupu, účinnost měniče však klesá. Tranzistor Q1 pracuje jako oscilátor s posouváním fáze na kmitočtu 20 kHz a s výstupem, tvořeným emitorovým sledovačem s tranzistorem Q2. Operační zesilovače Al a A2 jsou použité pro řízení transformátoru v módu můstkového zapojení. Vysoký výstupní proud operačních zesilovačů ve spojení se dvěma paralelně zapojenými primárními vinutími transformátoru umožňuje budit i transformátor o vyšším výkonu.

17. DC – DC měnič s malým výkonem Doba sepnutí tranzistorů Q1 a Q2 se řídí přímo zatěžovacím odporem. Měnič má snímání výstupního napětí do operačního zesilovače LM10, který vydělené výstupní napětí porovnává s vnitřní referencí 200 mV. Výstupní napětí je tedy vyděleno na stejnou hodnotu děličem 5,1 M - 160 k. Vždy když výstupní napětí měniče klesne pod hodnotu 7,5 V, tak výstup operačního zesilovače vzroste na kladnou saturační úroveň, napájí tak dvojici tranzistorů Q1 - Q2 a transformátor v zapojení oscilátoru.

18. DC – DC měnič CDD2WL0905D měnič CDD2WL0905D (FDD03-05D1) na nepájivém poli Plošný spoj měniče (drátové vývody jsou vývody z pouzd-ra) - pohled ze strany pájení a SMD součástek (ze spodu)

19. Výpočet (a návrh) předchozího DC - DC měniče Zapojení vstupní (primární) části měniče je poněkud neobvyklé. Po připojení měniče na zdroj vstupního napětí UIN proteče proud z jeho kladné svorky přes odpor R1, přechod emitor - báze PNP tranzistoru Q2, odpory R2 a R3 zpět na zápornou svorku napájecího zdroje. Tento bázový proud začne otevírat tranzistor Q2 a ten začne vést a začne tedy protékat i proud v obvodu kladná svorka zdroje UIN, odpor R1, emitor Q2, kolektor Q2, primární vinutí transformátoru T1 a zpět do záporné svorky zdroje UIN. Proud primárním vinutím T1 narůstá a tím se indukuje i napětí sekundární, které je usměrňováno diodou D1 s nabíjecím kondenzátorem C5, na kterém vzniká kladné napětí výstupu (+5 V). Současně se však také indukuje napětí na zpětnovazebním vinutí transformátoru T1, je usměrněno diodou D5 a je přiváděno na spojnici odporů R2 a R3. Této spojnici roste potenciál vzhledem k zemi (záporné svorce zdroje UIN) a proud báze tranzistoru Q2 začne klesat. Tranzistor Q2 se začne zavírat a začne klesat proud primárním vinutím transformátoru T1. Primární cívka, která byla do této doby spotřebičem z hlediska akumulace energie ve svém magnetickém poli se mění na zdroj (mění polaritu svého napětí).

20. Opačná polarita napětí je tak indukována jak do sekundárních vinutí, kde začíná vést dioda D6 a nabíjí se kondenzátor C7, zatímco dioda D1 již nevede a zátěž, připojená na výstup kladné části zdroje je napájena jen proudem z elektrolytického kondenzátoru C5. Opačná polarita napětí se indukuje i na zpětnovazebním vinutí transformátoru T1, ale dioda D5 brání průtoku proudu. Napětí na odporu R3 tedy opět klesá a může znovu růst proud báze tranzistoru Q2 a tím i jeho proud kolektorový (proud primární cívkou transformátoru T1). Celý cyklus se opakuje tak dlouho, dokud výstupní napětí nedosáhne požadované velikosti výstupního napětí (10 V mezi kladnou a zápornou svorkou symetrického výstupního napětí). Jakmile dojde k dosažení hodnoty napětí 10 V, pak dělič R6 - R8 toto napětí vydělí tak, aby na odporu R8 bylo právě referenční napětí obvodu TL431 (U1). Primární cívka, která byla do této doby spotřebičem z hlediska akumulace energie ve svém magnetickém poli se mění na zdroj (mění polaritu svého napětí). Opačná polarita napětí je tak indukována jak do sekundárních vinutí, kde začíná vést dioda D6 a nabíjí se kondenzátor C7, zatímco dioda D1 již nevede a zátěž, připojená na výstup kladné části zdroje je napájena jen proudem z elektrolytického kondenzátoru C5.

21. Opačná polarita napětí se indukuje i na zpětnovazebním vinutí transformátoru T1, ale dioda D5 brání průtoku proudu. Napětí na odporu R3 tedy opět klesá a může znovu růst proud báze tranzistoru Q2 a tím i jeho proud kolektorový (proud primární cívkou transformátoru T1). Celý cyklus se opakuje tak dlouho, dokud výstupní napětí nedosáhne požadované velikosti výstupního napětí (10 V mezi kladnou a zápornou svorkou symetrického výstupního napětí). Jakmile dojde k dosažení hodnoty napětí 10 V, pak dělič R6 - R8 toto napětí vydělí tak, aby na odporu R8 bylo právě referenční napětí obvodu TL431 (U1). Toto referenční napětí je UREF = 2,495 V a správný dělící poměr je donastaven pomocným odporem R7, zapojeným paralelně k odporu R8: UR8 = 2 . UOUT . (R8 . R7) / (R8 + R7) / (R8 . R7) / (R8 + R7) + R6 =  = 2 . 5 . (1,3.103 . 82.103) / (82.103 + 1,3.103) / (1,3.103 . 82.103) / (82.103 + 1,3.103) + 3,9.103 = 10 . 1,2797 / 5,1297 = 2,471 V, tj. na 99 % správné hodnoty UREF = 2,495 V za předpokladu přesných jmenovitých hodnot odporů děliče. Velmi pravděpodobně se však výstupní napětí dostavuje při výrobě individuálně při použití hodnot odporů značně vyšších tolerancí.

22. Dokud toto napětí na R8 (vlivem nedostatečné hodnoty výstupních napětí) nedosáhne referenčního napětí TL431, tímto obvodem neteče mezi jeho katodou a anodou proud. Jakmile na odporu R8 napětí dosáhne požadované hodnoty referenčního napětí obvodu TL431 (parametrický stabilizátor s charakteristikou obdobnou Zenerově diodě), začne obvod vést proud mezi svojí katodou a anodou a bude na něm právě napětí 2,495 V. Tím však začne protékat i proud v obvodu +5 V - odpor R9 - svítivá dioda optronu U2 - hlavní dráha obvodu TL431 (U1) - záporná svorka -5 V. LED optronu začne svítit a tranzistor optronu se začne otevírat. Protože během náběhu výstupních napětí se již předem nabil kondenzátor C1 ze zpětnovazebního vinutí přes diodu D4, tranzistor optronu nyní připojí tento nabitý kondenzátor C1 v součtu s napájecím napětím mezi bázi tranzistoru Q1 a zápornou svorku napájecího zdroje UIN. Procházejícím proudem se začne zavírat otevírat tranzistor Q1 a svojí dráhou kolektor - emitor je připojen paralelně k sériové dvojici prvků R1 a přechod emitor - báze tranzistoru Q2. Část proudu, který procházel přes přechod E-B nyní je odvedena mimo Q2 a prochází tranzistorem Q1. Protože tranzistor Q1 není speciální spínací tranzistor s malým napětím v sepnutém stavu UCES, nemuselo by se mu povést odvést dostatečnou část bázového proudu tranzistoru Q2.

23. Napětí emitor báze tranzistoru Q2 je totiž pro běžný Si tranzistor UEB2 = 0,7 V a saturační napětí nespínacího NPN tranzistoru Q1 může být až UCES1 = 0,2 V. Vnutí-li však tranzistor Q1 tranzistoru Q2 napětí UEB2 = 0,2 V, tranzistor Q2 se sice přivře, ale nemusí dostatečně. Proto je do série s přechodem E-B Q2 zapojen odpor R1, na kterém při jmenovité zátěži proudem IOUT = 200 mA vzniká úbytek UR1 = R1 . IR1 = 0,4 . 0,34 = 0,136 V, který snižuje dále UEB2 aniž by klesala příliš účinnost měniče a dovoluje tak Q1 účinněji zavírat Q2 při překročení výstupního napětí a zamezit mu tak dodávat další energii do primáru T1. Tento obvod tedy pracuje jako omezení napěťové zpětné vazby. Navíc proud R1 odpovídá téměř přesně (lineární závislost) proudu výstupnímu, jen je absolutně vyšší (vzhledem k účinnosti měniče). Růstem proudu do zátěže k hranici 200 mA roste i proud R1 a i kdyby Q1 neměnil svoji hodnotu napětí UCE1, pak napětí UEB2 bude klesat vlivem růstu napětí UR1 a tranzistor Q2 se bude při proudovém přetížení výstupu zavírat a kmity vysadí a měnič vypíná. C3 omezuje vysokofrekvenční složky, pronikající na výstup měniče. Má sice malou hodnotu kapacity, ale vlivem jeho konstrukce má na rozdíl od vinutých elektrolytických kondenzátorů C5 a C7 malou hodnotu jak parazitní sériové indukčnosti, tak ESR.

24. C4 brání kmitání obvodu U1 a opět musí být keramický bezindukční (nejlépe SMD s krátkými přívody). C2 o malé kapacitě umožňuje jednak rychlejší nárůst kladného napětí na R3, jednak i rychlejší nárůst napětí záporného (odvádění náboje sepnuté diody D5). Odpor R5 omezuje velikost bázového proudu do tranzistoru Q1 při sepnutém výstupním tranzistoru optronu a z tohoto zdroje činí zdroj s mírně proudovou charakteristikou (zvyšuje jeho výstupní odpor). Bázový odpor R4 by mohl být zapojen přímo na kladnou svorku napětí UIN, ale v zapojení na spojnici R1 a emitoru Q2 se zavádí mírná zpětná vazba, zajišťující při větším výstupním proudu (větším proudu odporem R1) napájení báze Q1 z menšího potenciálu a tedy omezující otevírání Q1 (zavírání Q2). Transformátor T1 je navinut na EE feritovém jádře s cívkovou kostrou s 6 vývody. Protože je však zapotřebí celkem vyvést z transformátoru 7 vodičů, je vodič zpětnovazebního vinutí, připojený na svorku +UIN vyveden mimo cívkovou kostru přímo na plošný spoj. Návrh transformátoru vychází z výkonu, který musí přenést. Protože výstupní výkon je POUT = 2 . UOUT . IOUT = 2 . 5 . 0,2 = 2 W a účinnost měniče okolo 60 %, musí transformátor zpracovat procházející výkon okolo PIN = 3 W (některé ztráty jsou i na primární straně).

25. Tento výkon musí být zabezpečen proudem při minimální hodnotě napájecího napětí UIN = 9 V a tento maximální proud má hodnotu IINmax = PIN / UINmin = 3 / 9 = 0,33 A. Tato hodnota maximálního proudu (maximálního proudu primární cívkou transformátoru T1) udává minimální hodnotu indukčnosti primárního vinutí pro zabezpečení spojité činnosti spínaného zdroje (primární proud neklesá na nulu). Lpmin = U . t / IINmax , kde U je nejmenší možné napětí na primární cívce U = UINmin - UR1 - UCES2, t je minimální doba, po kterou teče proud do primárního vinutí transformátoru T1 (doba sepnutí tranzistoru Q2). Předpokládáme-li, že nejvyšší kmitočet, na kterém pracuje měnič je (podle měření) fmax = 500 kHz, pak doba periody je T = 2 s. Pro poloviční zatížení výstupu IOUT / 2 = 100 mA předpokládáme poloviční hodnotu proudu odporem R1 = 0,4  o velikosti IR1 = 0,17 A i poloviční hodnotu střídy spínání tranzistoru Q2 o hodnotě střídy DC = 0,5 -, resp. platí, že doba t = tON = tOFF = 1 s.

26. Pak můžeme vypočítat při předpokladu napětí UCES2 = 0,5 V: Lpmin = UINmin - UR1 - UCES2 . tON / IINmax = (9 - 0,4 . 0,17 - 0,5) . 1.10-6 / 0,17 = 49,6 H . Volíme hodnotu Lp = 50 H. Pro přenášený výkon PIN = 3 W je vhodné např. feritové jádro EE3 x 4 s hodnotou AL = 120 nH/z2 a počet závitů primárního vinutí určíme: Np =  (Lpmin / AL) =  (50.10-6 / 120.10-9) = 20 závitů. Průměr vodiče primárního vinutí můžeme volit s ohledem na maximální primární proud 0,34 A a dobré chlazení malých transformátorů (j = 5 A/mm2) podle vztahu: dp =  (4 . I) / ( . j) =  (4 . 0,34) / ( . 5) = 0,29 mm . Počet sekundárních závitů výstupního vinutí transformátoru T1 pro jednu polovinu (5 V) je dán poměrem:

27. Ns1 = Ns2 = (UOUT + UFD1 + UT1) / (UINmin - UR1 - UCES2) . Np = = (5 + 0,7 + 0,3) / (9 - 0,4 . 0,34 - 0,5) = 0,717 . 20 = 14,3 závitů . Předpokládáme přitom úbytek napětí na odporu sekundárního vinutí (a přetransformovaném odporu primárního vinutí) o hodnotě UT1 = 0,3 V. Počet sekundárních závitů by byl volen NS1 = NS2 = 15. Počet zpětnovazebních závitů není kritický, jejich počet lze kompenzovat větší či menší hodnotou odporu R5. Můžeme volit i jejich počet NB = 15. Obě sekundární vinutí i vinutí zpětnovazební vineme stejným vodičem, jako vinutí primární, tj. o průměru dB = ds1 = ds2 = dp = 0,3 mm. Všechna vinutí se musí vejít s rezervou na izolace (primár - sekundár 1500 V !!!) a proklady do okénka jádra, resp. kostřičky cívky. Jejich celkový průřez je dán počtem závitů a kvadrátem průměru: SCu = (Np + Ns1 + Ns2 + NB) . d2 = (20 + 15 + 15 + 15) . 0,32 = 5,85 mm2 .

28. UIN = +12 V UIN = -12 V +5V, -5V +5V, +10V UIN = +12 V UIN = +22 V +5V, +10V +5V, +10V UIN = +12 V UIN = +17 V -5V, -10V +5V, +10V UIN = -12 V UIN = +7 V -5V, -10V -5V, -10V UIN = -12 V UIN = +17 V -5V, +5V +5V, +10V

29. UIN = -7 V UIN = -22V +5V, -5V +5V, -10V UIN = -2 V UIN = -17V +5V, +10V +5V, -5V UIN = -7 V UIN = +7 V +5V, +10V +5V, -5V UIN = -17V UIN = +2 V -5V, -10V -5V, -10V

30. Elektronický transformátor Výhodou elektronických transformátorů je podstatně menší hmotnost, rozměry a dnes již i cena oproti klasickému provedení transformátoru na 50 Hz. Pokud výstupní transformátor (součástka) elektronického transformátoru (celý zdroj) pracuje na kmitočtu např. 50 kHz, pak jeho velikost (objem, hmotnost) může být až 1000x menší. Stejné množství energie se jím přenese z primární strany na stranu sekundární po menších „dávkách“, ale zato těchto přenosů je za sekundu 1000x více, než při kmitočtu 50 Hz.

31. Vzhledem ke zpětnovazebnímu způsobu získávání spínacího kmitočtu výstupních tranzistorů musí být každý elektronický transformátor zatížen minimální hodnotou výstupního výkonu. Jinak nejsou splněny podmínky pro nasazení kladné zpetné vazby, elektronický transformátor nekmitá a na jeho výstupu není žádné napětí.

33. Elektronický transformátor je osazen oboustranně na jednostranné desce plošných spojů. Většina součástek je osazena klasickou technikou do vyvrtaných otvorů (transformátory, velké kondenzátory, diody,…), ale část součástek je osazena SMD technikou ze strany spojů (spínací tranzistory, odpory, kondenzátory). Za pozornost stojí velká šířka mezery mezi primární a sekundární částí plošného spoje (v pravém horním rohu) pro zabezpečení dostatečné bezpečnosti přístroje.

34. Vzapojení je ještě obvod (šedivě vyšrafovaná část schematu), chránící zdroj před přetížením. Odporem RE je snímán pulzní proud tranzistorem T2. Tyto pulzy jsou usměrňovány diodou DS a je jimi nabíjen kondenzátor CS. Jakmile přesáhne hodnota napětí na kondenzátoru CS velikost, potřebnou pro sepnutí tranzistoru TRs (+ úbytek napětí na RS, který vytváří napájení přechodu B-E zdrojem proudu), tranzistor TRs spíná a zkratovává startující obvod elektronického transformátoru.

35. Průběh výstupního napětí elektronického transformátoru (počet kmitů je v oscilogramu zmenšen, ve skutečnosti jich je v jednom pulzu 40000 až 70000 podle kmitočtu měniče)

36. Zapojení elektronického transformátoru s IO