Дизајн круга напајања 12В 1а помоћу випер22а

У многим електронским дизајном најчешће су потребни склопни кругови напајања (СМПС) за претварање мрежног напона на одговарајући ниво једносмерног напона за рад уређаја. Овај тип АЦ-ДЦ претварача узима мрежни напон од 230В / 110В као улаз и претвара га у низак једносмерни напон тако што га пребацује, отуда и назив прекидачког начина напајања. Већ смо направили неколико СМПС кола као што је ово 5В 2А СМПС коло и 12В 1А ТНИ268 СМПС коло. Чак смо направили и сопствени СМПС трансформатор који би могао да се користи у нашим СМПС дизајном заједно са управљачком картицом. У овом пројекту ћемо изградити још једно СМПС коло од 12 В 1А користећи ВИПер22А, који је популарни јефтини СМПС управљачки програм од СТМицроелецтроницс. Овај водич ће вас провести кроз комплетан круг и такође ће вам објаснитикако направити сопствени трансформатор за ВИПЕР коло. Интересантно је, кренимо.

Спецификације дизајна напајања ВИПер22А

Као и претходни СМПС пројекат, различите врсте напајања раде у различитим окружењима и раде на одређеној улазно-излазној граници. Овај СМПС такође има спецификацију. Стога је потребно извршити одговарајућу анализу спецификација пре него што наставимо са стварним дизајном.

Спецификација улаза: Ово ће бити СМПС у домену конверзије наизменичног у једносмерну струју. Стога ће улаз бити АЦ. У овом пројекту је улазни напон фиксиран. То је према европском стандарду напона. Дакле, улазни наизменични напон овог СМПС-а биће 220-240ВАЦ. То је такође стандардни напон за Индију.

Спецификација излаза: Излазни напон је одабран као 12В са 1А тренутне вредности. Дакле, то ће бити 12В снаге. Будући да ће овај СМПС пружати константан напон без обзира на струју оптерећења, радиће у режиму ЦВ (константни напон). Такође, излазни напон ће бити константан и постојан при најмањем улазном напону са максималним оптерећењем (2А) на излазу.

Излазни напон мрешкања: Веома је пожељно да добро напајање има напон мрешкања мањи од 30мВ пк-пк. Циљани напон таласа је исти за овај СМПС, мањи од 30мВ пк-пк таласа. Међутим, СМПС излазно валовитост веома зависи од СМПС конструкције, користе се ПЦБ и врста кондензатора. Користили смо ниско ЕСР кондензатор од 105 степени компаније Вуртх Елецтроницс и чини се да је очекивано таласање на излазу испод.

Заштитни кругови: Постоје различити заштитни кругови који се у СМПС могу користити за сигуран и поуздан рад. Заштитни круг штити СМПС као и припадајуће оптерећење. У зависности од типа, заштитно коло може бити повезано преко улаза или преко излаза. За овај СМПС користиће се улазна заштита од пренапона са максималним радним улазним напоном од 275ВАЦ. Такође, за решавање ЕМИ проблема користиће се уобичајени филтер режима за уклањање генерисаних ЕМИ. На излазној страни ћемо укључити кратког споја, заштита од високог напона, као и преко-тренутну заштиту.

Избор СМПС управљачког програма

Свако СМПС коло захтева ИЦ за управљање напајањем, такође познато као склопна ИЦ или СМПС ИЦ или ИЦ сушач. Хајде да сумирамо разматрања дизајна да бисмо изабрали идеалну ИЦ за управљање напајањем која ће бити погодна за наш дизајн. Наши захтеви за дизајн су

1. 12В излаз. 12В 1А при пуном оптерећењу.
2. Европски стандардни улазни рејтинг. 85-265ВАЦ на 50Хз
3. Заштита од пренапона на улазу. Максимални улазни напон 275ВАЦ.
4. Излазна заштита од кратког споја, пренапона и прекомерне струје.
5. Операције са константним напоном.

Из горњих захтева постоји широк спектар ИЦ-а за одабир, али за овај пројекат смо изабрали управљачки програм за напајање ВИПер22А компаније СТМицроелецтроницс. То је врло јефтин управљачки програм за напајање компаније СТМицроелецтроницс.

На горњој слици је приказана типична оцена снаге ВИПер22А ИЦ. Међутим, не постоји одређени одељак за спецификацију излазне снаге типа отвореног оквира или адаптера. Направићемо СМПС у отвореном оквиру и за европску улазну оцену. У таквом сегменту ВИПер22А може пружити 20В снаге. Користићемо га за излаз од 12В. ВИПер22А ИЦ усб дата је у наставку сликом.

Дизајнирање круга напајања ВИПер22АПовер

Најбољи начин за изградњу кола је коришћење софтвера Повер Суппли Десигн. Можете да преузмете софтвер за дизајн ВИПер верзије 2.24 да бисте користили ВИПер22А, најновија верзија овог софтвера више не подржава ВИПер22А. То је одличан софтвер за дизајн напајања компаније СТМицроелецтроницс. Давањем информација о захтевима за дизајн може се генерисати комплетна шема кола напајања. ВИПер22А коло за овај пројекат генерише софтвера је приказан испод

Пре него што кренемо директно у прављење дела прототипа, истражимо рад кола. Коло има следеће одељке -

1. Заштита од пренапона на улазу и СМПС
2. Улазни филтер
3. АЦ-ДЦ конверзија
4. Возачко коло или склопно коло
5. Струјни круг.
6. Магнетика и галванска изолација.
7. ЕМИ филтер
8. Секундарни исправљач
9. Одељак филтера
10. Одељак повратних информација.

Заштита од пренапона на улазу и СМПС.

Овај одељак се састоји од две компоненте, Ф1 и РВ1. Ф1 је 1А осигурач од 250ВАЦ, а РВ1 је 7 мм 275В МОВ (метал оксидни варистор). Током пренапона високог напона (више од 275ВАЦ), МОВ се кратко угасио и дува улазни осигурач. Међутим, због функције спорог пухања, осигурач подноси ударну струју кроз СМПС.

Улазни филтер

Кондензатор Ц3 је кондензатор линијског филтера од 250 ВАЦ. То је кондензатор типа Кс сличан оном који смо користили у нашем дизајну кола без напајања трансформатора.

АЦ-ДЦ конверзија.

Претварање у једносмерну струју врши се помоћу исправљачке диоде ДБ107 са пуним мостом. То је исправљачка диода оцењена на 1000В 1А. Филтрирање се врши помоћу кондензатора 22уФ 400В. Међутим, током овог прототипа користили смо врло велику вредност кондензатора. Уместо 22уФ, користили смо 82уФ кондензатор због доступности кондензатора. Такав кондензатор велике вредности није потребан за рад кола. 22уФ 400В је довољно за 12В излазне снаге.

Возачка кола или склопни круг.

ВИПер22А захтева напајање из пристрасног намотаја трансформатора. Након добијања напона пристрасности, ВИПер почиње да се пребацује преко трансформатора помоћу уграђеног високонапонског МОСФЕТ-а. Д3 се користи за претварање излаза наизменичне струје у једносмерну, а Р1, 10 Охм отпорник се користи за контролу ударне струје. Кондензатор филтера је 4.7уФ 50В за изравнавање једносмерног таласа.

Струјни круг

Трансформатор делује на велику индукторску струју преко погонског склопа ИЦ ВИПер22. Због тога, током циклуса искључивања, трансформатор ствара високонапонске скокове због индуктивности цурења трансформатора. Ови високофреквентни скокови напона штетни су за ИЦ управљачког програма и могу проузроковати квар прекидачког кола. Стога ово треба сузбити диодном стезаљком преко трансформатора. Д1 и Д2 се користе за стезни круг. Д1 је ТВС диода, а Д2 је ултрабрза диода за опоравак. Д1 се користи за стезање напона, док се Д2 користи као блокирајућа диода. Према пројекту, циљани напон стезања (ВЦЛАМП) је 200В. Према томе, П6КЕ200А је одабран, а за проблеме брзе блокаде, УФ4007 је изабран као Д2.

Магнетика и галванска изолација.

Трансформатор је феромагнетни трансформатор и он не само да претвара високонапонски наизменични наизменични у нисконапонски наизменични, већ такође пружа и галванску изолацију. Има три налога за навијање. Примарни, помоћни или пристрасни намотај и секундарни намотај.

ЕМИ филтер.

ЕМИ филтрирање се врши помоћу кондензатора Ц4. Повећава имунитет кола да би се смањиле велике ЕМИ сметње. То је кондензатор И-класе напона од 2кВ.

Секундарни исправљач и снубер круг.

Излаз из трансформатора се исправља и претвара у једносмерну струју помоћу Д6, Сцхоттки исправљачке диоде. Како је излазна струја 2А, у ту сврху је изабрана 3А 60В диода. СБ360 је 3А 60В Сцхоттки диода.

Одељак филтера.

Ц6 је кондензатор филтра. То је кондензатор са ниским ЕСР за боље одбијање таласа. Такође, користи се ЛЦ накнадни филтер где Л2 и Ц7 пружају боље одбијање таласа на излазу.

Одељак повратних информација.

Излазни напон се осећа на У3 ТЛ431 и Р6 и Р7. Након очитавања линије У2, Оптоцоуплер се контролише и галвански изолује секундарни део осетљивости повратне спреге са примарним бочним контролером. ПЦ817 је Оптоцоупл. Има две стране, транзистор и ЛЕД диоду у себи. Контролом ЛЕД диоде контролише се транзистор. Пошто се комуникација врши оптички, она нема директну електричну везу, што задовољава и галванску изолацију на повратном кругу.

Сада, док ЛЕД директно контролише транзистор, пружајући довољно пристрасности преко Оптоцоуплер ЛЕД-а, може се контролисати Оптоцоуплер-транзистор, тачније управљачки круг. Овај систем управљања користи ТЛ431. Регулатор шанта. Како регулатор ранжирања има отпорнички преградник преко референтног пина, он може да контролише оптоцоуплер лед који је повезан преко њега. Повратни пин има референтни напон од 2,5В. Према томе, ТЛ431 може бити активан само ако је напон на прегради довољан. У нашем случају, делилац напона је подешен на вредност од 5В. Према томе, када излаз достигне 5В, ТЛ431 добија 2,5В преко референтног пина и на тај начин активира ЛЕД оптопарника који контролише транзистор оптопарника и индиректно контролише ТНИ268ПН. Ако напон није довољан на излазу, прекидачки циклус се одмах прекида.

Прво, ТНИ268ПН активира први циклус пребацивања, а затим осети свој ЕН пин. Ако је све у реду, наставиће са пребацивањем, ако не, покушаће поново након неког времена. Ова петља се наставља све док се све не нормализира, чиме се спречавају проблеми са кратким спојем или пренапоном. Због тога се назива повратна топологија, јер се излазни напон пребацује натраг у управљачки програм за детекцију сродних операција. Такође, покушајна петља се назива начином штуцања у случају квара.

Изградња преклопног трансформатора за круг ВИПЕР22АСМПС

Погледајмо генерисани дијаграм конструкције трансформатора. Овај дијаграм је добијен из софтвера за дизајн напајања о којем смо раније разговарали.

Језгро је Е25 / 13/7 са ваздушним размаком од 0,36 мм. Примарна индуктивност је 1мХ. За конструкцију овог трансформатора потребне су следеће ствари. Ако сте нови у конструкцији трансформатора, прочитајте чланак о томе како да направите сопствени СМПС трансформатор.

1. Трака од полиестера
2. Е25 / 13/7 парови језгара са ваздушним размаком од 0,36 мм.
3. 30 АВГ бакарна жица
4. 43 АВГ бакарна жица (користили смо 36 АВГ због недоступности)
5. 23 АВГ (И за овај смо користили 36 АВГ)
6. Хоризонтална или вертикална калем (користили смо хоризонтални калем)
7. Оловка за држање калема током навијања.

Корак 1: Држите језгро оловком, покрените бакарну жицу од 30 АВГ од завоја 3 у шпулици и наставите 133 окрета у смеру казаљке на сату 1. Нанесите 3 слоја полиестерске траке.

Корак 2: Покрените намотај пристрасности помоћу бакарне жице 43 АВГ од игле 4 и наставите до 31 завоја и завршите намотај на завоју 5. Нанесите 3 слоја полиестерске траке.

Покрените намотај пристрасности помоћу бакарне жице 43 АВГ са затича 4 и наставите до 31 завоја и намотајте завршетак на затик 5. Нанесите 3 слоја полиестерске траке.

Корак 3: Покрените секундарни намотај са затича 10 и наставите са намотајем од 21 окрета у смеру казаљке на сату. Нанети 4 слоја полиестерске траке.

Корак 4: Осигурајте зазор у језгру селотејпом који се омотава један до другог. Ово ће смањити вибрације током преноса флукса велике густине.

По завршетку израде трансформатор се испитује помоћу ЛЦР мерача за мерење вредности индуктивности завојница. Мерач показује 913 мХ, што је близу примарне индуктивности од 1 мХ.

Изградња ВИПер22А СМПС кола:

Када је верификована оцена трансформатора, можемо наставити са лемљењем свих компонената на Веро плочи како је дато на схеми кола. Моја плоча након завршетка лемљења изгледала је овако доле

Тестирање кола ВИПер22А за 12В 1А СМПС:

Да бих тестирао коло, спојио сам улазну страну на мрежно напајање преко ВАРИАЦ-а за контролу улазног наизменичног мрежног напона. На доњој слици приказан је излазни напон при 225ВАЦ.

Као што видите на излазној страни добијамо 12,12В што је близу жељеног 12В излазног напона. Комплетан рад приказан је у видео прилогу на дну ове странице. Надам се да сте разумели туторијал и научили како да направите сопствене СМПС склопове помоћу ручно рађеног трансформатора. Ако имате питања, оставите их у одељку за коментаре испод.