Schakelende voedingen zijn niet meer weg te denken uit de huidige elektronische apparaten. Voor de term schakelende voeding kom je ook de afkorting SMPU tegen. Wat staat voor Switching Mode Power Unit. Maar als deze defect is hoe repareer je de SMPU dan en hoe werkt een schakelende voedingen eigenlijk? Aan de hand van een video en een eenvoudige schakelende voeding volgt hier een beknopte uitleg. Aan het einde van dit artikel is een link te vinden waar stap voor stap wordt uitgelegd hoe je een fout in een SMPU kunt vinden. Maar pas op er staat een hoge spanning op de unit en er bestaat een kans op elektrische schokken. Heb je niet de benodigde kennis of apparatuur, laat de voeding dan door een specialist repareren.

Schakelende voeding SMPU

Primaire circuit, de gelijkrichter

Als je naar het primaire circuit kijkt valt onmiddellijk een ding op. Het volledige EMI circuit ontbreekt. Dit is dus een van die voedingen die veel radiostoring veroorzaakt. Het werken aan geschakelde voedingen is niet zonder gevaar. Als je niet goed weet wat je doet, doe het dan niet. En laat reparaties aan een experts over.

De netspanning van 230V wordt via de gelijkrichter en de buffercondensator gelijkgericht. Hierdoor ontstaat er een gelijkspanning over de buffercondensator van ongeveer 325V. Deze gelijkspanning gaat naar de transformator. die schakelt door het gebruik van een transistor of MOSFET. Hierover later meer.

snubber circuit schakelende voeding

Secondaire kant van de schakelende voeding

De gelijkgerichte voedingsspanning, die nu ongeveer 325V is, gaat naar de transformator. Deze transformator schakelt aan en uit door een schakelcircuit dat verderop in dit artikel aan bod komt. Een transformator wilt graag de huidige toestand behouden. Dus als het schakelcircuit de transformator uitschakelt ontstaat er een tegen EMK, een spike. Dat wil je niet in je voeding hebben en daarvoor is het snubbercircuit. Een diode is aangesloten in tegengestelde richting waardoor de tegen EMK wordt afgevoerd. Echter je wilt de stroom beperken en daarom is een weerstand in serie geplaatst met de diode. Maar je wilt ook niet dat het circuit te traag is voor de hoge frequenties. Daarvoor dient de condensator, die parallel over de weerstand is aangesloten. De hoge frequenties passeren de weerstand via de condensator.

Het secundaire circuit bestaat uit een diode voor de gelijkrichting en een condensator voor het afvlakken van het gelijkgerichte signaal.

Schakelen van de transformator

In de grotere voedingen is het gebruikelijk dat een MOSFET of transistor verantwoordelijk is voor het schakelen van het primaire wikkeling van de transformator. Dat schakelen gebeurt met een frequentie tussen de 50 kHz en 120 kHz. Maar in deze kleine voeding is het schakel-ic sterk genoeg en ontbreekt de MOSFET. Dit IC schakelt niet alleen de transformator maar heeft ook een feedback circuit. Dat hier nog niet is ingetekend.

Terugkoppelcircuit schakelende voeding

Om de uitgangsspanning stabiel te houden bij een belasting dient de duty cycle van het schakel-ic zich aan te passen. Dit gebeurt door het terugkoppelcircuit. Echter je wilt nooit de secundaire kant rechtstreeks aansluiten aan de primaire kant van de voeding. Daar dient de optocoupler voor die zorgt voor de galvanische scheiding en geeft het feedback signaal door aan het schakel-ic. Afhankelijk van de belasting past de duty cycle zich aan om de uitgangsspanning gelijk te houden. Hier is dan weer een referentiespanning nodig dat in deze schakeling door een TL431 (programmeerbare referentiespanning) wordt gedaan. Hoe hoger de spanning wordt aan de uitgang hoe beter de optocoupler gaat geleiden en het signaal op het schakel-ic omlaag trekt. Vervolgens schakelt het ic de sturing naar de transformator uit en begint het weer overnieuw.

Tot slot

Door de eenvoudige opzet van deze schakelende voeding is heel duidelijk hoe de verschillende onderdelen van een SMPU werken. Ook deze verschillende onderdelen van een complexere voedingen zijn nu goed te herkennen. In de video hiernaast wordt heel duidelijk stap voor stap uitgelegd hoe je gestructureerd fouten zoekt in de voeding. Ook zijn er veel meer video’s op YouTube te vinden over dit onderwerp dat bijzonder leerzaam is.

Meten in een schakelende voeding doe je NOOIT met de reguliere probes die bij een oscilloscoop zijn meegeleverd. De massa zit via de scoop rechtstreeks aan veiligheidsaarde. Als je de massa fout in de voeding plaatst hoor je een klap en blaas je mogelijk de oscilloscoop op. Om dit te voorkomen maak je gebruik van een High Voltage differentiaal probe.

Hopelijk ben je met dit artikel een stukje op weg geholpen in de werking en reparatie van schakelende voedingen. Maar heb jij ook een technisch verhaal / experiment te melden? Reageer wij maken er een leuk artikel van voor op de website. Meld het via a41@veron.nl

Meer informatie