¿Cómo funciona este interruptor de pared-verruga?

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He proporcionado un informe de resultados completo en una de las respuestas a continuación con un esquema actualizado y una descripción de los principios operativos tal como lo he entendido.

Estoy estudiando el cambio de convertidores para alimentar un extraño deseo de entender cómo funcionan. Acabo de llegar a la parte de los convertidores AC-DC fuera de línea en los libros, pero como soy práctico, pensé en abrir uno que tengo a mano y ver qué puedo explicar hasta ahora.

Esto es lo que parece después de abrir:

Y aquí está el esquema que hice ingeniería inversa a partir de él:

[haga clic para ampliar]

Esto es lo que creo que entiendo hasta ahora. Todas las etiquetas de los componentes están impresas en la PCB:

• C1 se carga a aproximadamente 170 V CC por el rectificador de puente de línea y suministra la corriente de entrada.

• B1 es el transformador (no tengo idea de por qué no es T1). B1P12 es el devanado primario que termina en los pines 1 y 2. Creo que este es el inductor / devanado primario principal.

• R3, C3 y D7 comprenden una red de desaireación para el inductor principal. El designador "R1A" significa un "diodo de estilo rectificador, de aproximadamente 1A de tamaño". No puedo ver las marcas sin desoldarlo, lo que quería posponer por ahora. Además, dada la procedencia de las otras partes, no estoy seguro de descubrir mucho.

• R6 proporciona corriente base para U2, el transistor de conmutación principal (un TO-220).

• U1 es un controlador base para el interruptor principal, que desvía la corriente base cuando se enciende. Este es un TO-92.

• Moviéndose a la salida, D10 (LED) y R11 proporcionan una indicación cuando hay voltaje de salida (nominalmente 12V) en la salida.

• C8 es el condensador de salida.

• B1S (secundario) es el único devanado secundario y extrae corriente del extremo negativo de C8 durante la carrera de apagado, proporcionando la energía de salida. D9 bloquea la corriente inversa a través del secundario.

Esto es lo que aún no entiendo:

• No hay reloj / oscilador. ¿Cómo diablos cambia periódicamente? Lo único que se me ocurre es que algunas resistencias y condensadores forman un circuito RC o algo así.

• $V_{CC}$

• Espero que D11 sea un zener, quizás 11.5 V o algo así. No puedo decirlo por inspección; solo parece un paquete de diodos de señal. Pero tiene sentido para mí en ese lugar activar el opto cuando supera los 12 V más o menos. Sin embargo, no entiendo lo que hace R10.$V_{out}+$

• Tampoco entiendo lo que hacen C5 o C7, pero probablemente ya he preguntado lo suficiente.

¿Puede un ojo más experimentado ayudarme a decodificar algo de esto?

Bien hecho hasta ahora.

R6 es demasiado grande para proporcionar todo el sesgo de base a U2 en la oscilación normal, pero "le hace cosquillas" al inicio.

No hay reloj porque es auto oscilante. Para eso está el devanado B1P34, a través de componentes como D5,8 y R2. Esta red se deshabilita cuando se activa la opción.

Cuando U2 comienza a encenderse, la respuesta es tal que se enciende más fuerte. Continúa con la corriente que crece constantemente en la inductancia de B1. Finalmente, B1 se satura, cuando suceden dos cosas. La corriente del colector U2 aumenta rápidamente a medida que la inductancia del transformador colapsa, y el voltaje de retroalimentación comienza a caer por la misma razón. U2 sale de la saturación y el voltaje del colector aumenta rápidamente. Esto se retroalimenta y U2 comienza a apagarse. La retroalimentación ahora lo apaga más fuerte. U1 también participa en esto al acortar la unión BE para eliminar la carga base rápidamente. Esta fase de retorno finaliza finalmente cuando el núcleo ha transferido su energía al secundario. No lo he analizado por completo, pero sospecho que es el sesgo R6 lo que reinicia todo el ciclo de conducción.

R10 es prejuzgar el zener. Los Zeners no tienen una curva de encendido brusca, pueden extraer bastantes uA a voltios por debajo de su voltaje nominal. R10 mantiene el zener bien conducido, por lo que el encendido del opto está mejor definido.

Esto no responde a todas sus preguntas, pero puede redirigir sus investigaciones. Intente volver a dibujar los componentes alrededor de B1P34 para enfatizar su papel de retroalimentación.

Tenga en cuenta que la función de algunos componentes puede no ser obvia, si se han agregado para reducir la EMI, por ejemplo.

INFORME DE RESULTADOS

Basado en la respuesta muy útil de @ user44635 pude hacer un progreso sustancial en la comprensión de este circuito.

El enlace crítico fue la noción de "auto-oscilación", que condujo al término de búsqueda "convertidor de auto-oscilación" y de allí a "convertidor de estrangulador de llamada" (RCC). Este recurso fue especialmente útil: http://mmcircuit.com/understand-rcc-smps/

He redibujado el siguiente esquema basado en el consejo del usuario 44635 para enfatizar la función de comentarios. He cambiado algunos de los nombres de símbolos a designaciones más convencionales, por ejemplo, U1 -> Q1:

(haga clic en la imagen esquemática para ampliar)

Aquí está mi comprensión ampliada de la operación:

• C1 se carga a aproximadamente 170 V CC por el rectificador de puente de línea y suministra la corriente de entrada.

• T1 es el transformador, con un devanado primario, secundario y auxiliar.

• Q2 es un transistor de potencia en el papel de interruptor principal. R3, C3 y D7 forman una red de snubbing para proteger el interruptor al disipar el transitorio de "apagado". Encender es suave.

• R6 proporciona la corriente base de "inicio" para que Q2 comience el golpe. Cuando Q2 se enciende, la corriente fluye a través de T1_PRI, lo que induce un voltaje a través de T1_AUX (punto final positivo). La corriente fluye a través de D8, R7 y R2, convirtiendo rápidamente Q2 en duro.

• $V_{BE}$$\frac{1}{R_5C_6}$

• $\frac{d\phi}{dT}$

• Mientras que el voltaje a través de T1_AUX se invierte, C4 se carga a través de D5. Creo que esto proporciona un "pulso de encendido" a la base de Q2 al final del golpe apagado, iniciando el golpe.

• $V_{out}$

• En el lado de salida, D10 (LED) y R11 proporcionan una indicación cuando hay voltaje de salida (nominalmente 12V) en la salida. D9 previene el flujo de corriente inversa a través de T1_SEC como es convencional para un convertidor flyback, permitiendo que T1_PRI acumule flujo en el núcleo durante el encendido y evitando la descarga del condensador de salida C8.

• Supongo que C5 desempeña una función de supresión de EMI, pero todavía no entiendo los detalles de eso.

• Espero que C7 omita el ruido en el secundario que de otra manera podría llegar a la salida.

¡Un agradecimiento especial al usuario 44635 por ponerme en el camino correcto!

Avísame si tengo algo de esto mal :)