12В 1а смпс дизајн круга напајања на плочици

Сваки електронски уређај или производ захтева поуздану јединицу за напајање (ПСУ) за рад. Готово сви уређаји у нашем дому, попут телевизора, штампача, музичког плејера итд., Састоје се од уграђене јединице за напајање која претвара мрежни напон на одговарајући ниво једносмерног напона за њихов рад. Најчешће коришћени тип кола за напајање је СМПС ( напајање са преклопним режимом), ову врсту кола можете лако пронаћи у свом адаптеру од 12 В или пуњачу за мобилни / преносни рачунар. У овом упутству научићемо како да направимо 12в СМПС колокоји би претворио АЦ мрежу у 12В једносмерне струје са максималном номиналном струјом од 1,25А. Овај круг се може користити за напајање малих терета или чак бити прилагођен пуњачу за пуњење оловних и литијумских батерија. Ако се овај круг напајања од 12 в 15 вата не подудара са вашим захтевима, можете проверити различити круг напајања са различитим номиналним вредностима.

12в СМПС круг - разматрања дизајна

Пре него што наставите са било којом врстом дизајна напајања, мора се извршити анализа захтева на основу окружења у којем ће се користити наше напајање. Различите врсте напајања раде у различитим окружењима и са одређеним границама улаз-излаз.

Спецификација улаза

Почнимо са уносом. Улазни напон напајања је прва ствар коју ће СМПС користити и која ће се трансформисати у корисну вредност за напајање терета. Како је овај дизајн специфициран за претварање у једносмерну и једносмерну струју, улаз ће бити наизменична струја (наизменична струја). За Индију је улазни наизменични напон доступан на 220-230 волти, а у САД је на 110 волти. Постоје и друге државе које користе различите нивое напона. Генерално, СМПС ради са универзалним улазним напономдомет. То значи да се улазни напон може разликовати од 85В АЦ до 265В АЦ. СМПС се може користити у било којој земљи и може пружити стабилан излаз пуног оптерећења ако је напон између 85-265В АЦ. СМПС такође треба нормално да функционише на фреквенцијама од 50Хз и 60Хз. То је разлог зашто смо у могућности да користимо пуњаче за телефон и лаптоп у било којој земљи.

Излазна спецификација

На излазној страни, мало је оптерећења отпорних, мало индуктивних. У зависности од оптерећења, конструкција СМПС може бити различита. За овај СМПС оптерећење се претпоставља као отпорно оптерећење. Међутим, не постоји ништа попут отпорног оптерећења, свако оптерећење се састоји од бар неке количине индуктивности и капацитивности; овде се претпоставља да су индуктивитет и капацитет оптерећења занемарљиви.

Излазна спецификација СМПС-а веома је поуздана у оптерећењу, попут количине напона и струје која ће бити потребна оптерећењу у свим радним условима. За овај пројекат, СМПС би могао да обезбеди 15В снаге. То је 12В и 1,25А. Циљано излазно валовање је одабрано као мање од 30мВ пк-пк на пропусној ширини од 20000 Хз.

На основу излазног оптерећења, такође морамо да одлучимо између пројектовања СМПС константног напона или СМПС константне струје. Стални напон значи да ће напон на оптерећењу бити константан и да ће се струја мењати у складу са променама отпора оптерећења. С друге стране, режим константне струје ће омогућити да струја буде константна, али променити напон у складу са променама отпора оптерећења. Такође, ЦВ и ЦЦ могу бити доступни у СМПС-у, али не могу да раде у једном тренутку. Када обе опције постоје у СМПС-у, мора постојати опсег када ће СМПС променити своју излазну операцију из ЦВ у ЦЦ и обрнуто. Обично се пуњачи у ЦЦ и ЦВ режиму користе за пуњење оловних киселина или литијумских батерија.

Карактеристике заштите улаза и излаза

Постоје различити заштитни кругови који се могу користити на СМПС-у за сигурније и поузданије операције. Заштитни круг штити СМПС као и прикључено оптерећење. Зависно од локације, заштитни круг може бити повезан преко улаза или преко излаза. Најчешћа заштита улаза су пренапонска заштита и ЕМИ филтри. Заштита од пренапона штити СМПС од улазних пренапона или пренапонских напона. ЕМИ филтер штити СМПС од стварања ЕМИ преко улазне линије. У овом пројекту ће бити доступне обе функције. Излаз заштита обухвата кратак споја, заштита од високог напона и преко текућег заштиту. Овај СМПС дизајн такође ће укључити све ове заштитне кругове.

Избор ИЦ за управљање напајањем

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

Излаз од 15В. 12В 1,25А са мање од 30мВ пк-пк мрешкања при пуном оптерећењу.
Универзална оцена уноса.
Заштита од пренапона на улазу.
Излазни кратки спој, заштита од пренапона и преко струје.
Операције са константним напоном.

Међу горе наведеним захтевима постоји широк спектар ИЦ-а за одабир, али за овај пројекат смо изабрали Повер повер. Интеграција напајања је полупроводничка компанија која има широк распон ИЦ управљачких програма у различитим опсезима излазне снаге. На основу захтева и доступности, одлучили смо да користимо ТНИ268ПН из мале породице Свитцх ИИ.

На горњој слици приказана је максимална снага 15В. Међутим, направићемо СМПС у отвореном оквиру и за универзалну улазну оцену. У таквом сегменту, ТНИ268ПН би могао да обезбеди 15В снаге. Да видимо пин дијаграм.

Дизајнирање СМПС круга 12в 1Амп

Најбољи начин за изградњу кола је коришћење софтвера ПИ екперт за интеграцију напајања. То је одличан софтвер за дизајн напајања. Круг је конструисан помоћу ИЦ интеграције напајања. Поступак дизајнирања је објашњен у наставку, а можете се и померити према доле за видео који то објашњава.

Корак -1: Изаберите Тини свитцх ИИ и такође одаберите жељени пакет. Одабрали смо ДИП пакет. Изаберите тип кућишта, адаптер или отворени оквир. Овде је изабран Опен Фраме.

Затим одаберите тип Повратне информације. То је неопходно јер се користи Флибацк топологија. ТЛ431 је одличан избор за повратне информације. ТЛ431 је регулатор ранжирања и пружаће одличну заштиту од пренапона и тачан излазни напон.

Корак-2: Изаберите опсег улазног напона. Како ће то бити универзални улазни СМПС, улазни напон је изабран као 85-265В АЦ. Фреквенција линије је 50 Хз.

Корак 3:

Изаберите излазни напон, струју и снагу. СМПС рејтинг биће 12В 1,25А. Снага показује 15В. Начин рада је такође изабран као ЦВ, значи режим рада са константним напоном. Коначно, све се ради у три једноставна корака и генерише се шема.

Дијаграм и објашњење 12В СМПС круга

Доњи круг је мало модификован да одговара нашем пројекту.

Пре него што кренемо директно у прављење дела прототипа, истражимо дијаграм кола 12в СМПС и његов рад. Коло има следеће одељке

Заштита од пренапона на улазу и СМПС
АЦ-ДЦ конверзија
ПИ филтер
Возачко коло или склопно коло
Заштита од закључавања под напоном.
Струјни круг
Магнетика и галванска изолација
ЕМИ филтер
Секундарни исправљач и снубер круг
Одељак филтера
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 за полагани удар, 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.

АЦ-ДЦ конверзија

Овим одељком управља диодни мост. Ове четири диоде (унутар ДБ107) чине пун исправљач моста. Диоде су 1Н4006, али стандард 1Н4007 може савршено обавити посао. У овом пројекту, ове четири диоде су замењене пуним исправљачем моста ДБ107.

ПИ филтер

Различита стања имају различит стандард ЕМИ одбијања. Овај дизајн потврђује ЕН61000-Цласс 3 стандард, а ПИ филтер је дизајниран на такав начин да смањи одбијање ЕМИ у уобичајеном режиму. Овај одељак је креиран помоћу Ц1, Ц2 и Л1. Ц1 и Ц2 су 400В 18уФ кондензатори. То је непарна вредност, па је за ову апликацију изабрано 22уФ 400В. Л1 је уобичајена пригушница која узима диференцијални ЕМИ сигнал за поништавање оба.

Возачка кола или склопни круг

То је срце СМПС-а. Примарном страном трансформатора управља се склопним кругом ТНИ268ПН. Фреквенција комутације је 120-132кхз. Због ове велике фреквенције пребацивања могу се користити мањи трансформатори. Прекидачки круг има две компоненте, У1 и Ц3. У1 је главни покретач ИЦ ТНИ268ПН. Ц3 је премосни кондензатор који је потребан за рад наше управљачке јединице.

Заштита од закључавања под напоном

Заштита од закључавања под напоном врши се сензорским отпорницима Р1 и Р2. Користи се када СМПС пређе у режим аутоматског поновног покретања и осети мрежни напон.

Струјни круг

Д1 и Д2 су стезна кола. Д1 је ТВС диода, а Д2 је ултрабрза диода за опоравак. Трансформатор делује на велику индуктивност у управљачком програму ИЦ ТНИ268ПН. Због тога током циклуса искључивања, трансформатор ствара високонапонске скокове због индуктивности цурења трансформатора. Ове високофреквентне скокове напона потискује диодна стезаљка преко трансформатора. УФ4007 је изабран због ултра брзог опоравка, а П6КЕ200А је изабран за ТВС рад.

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.

ЕМИ филтер

ЕМИ филтрирање се врши помоћу кондензатора Ц4. Повећава имунитет кола да би се смањиле велике ЕМИ сметње.

Секундарни исправљачки и снуберски круг

Излаз из трансформатора се исправља и претвара у једносмерну струју помоћу Д6, Сцхоттки исправљачке диоде. Снуббер круг преко Д6 обезбеђује потискивање прелазног напона током операција пребацивања. Снуббер круг се састоји од једног отпорника и једног кондензатора, Р3 и Ц5.

Одељак филтера

Одељак филтера састоји се од кондензатора филтера Ц6. То је кондензатор са ниским ЕСР за боље одбијање таласа. Такође, ЛЦ филтер који користи Л2 и Ц7 пружа боље одбијање таласа на излазу.

Одељак повратних информација

Излазни напон се осећа на У3 ТЛ431 и Р6 и Р7. Након очитавања линије У2, оптички спрежник се контролише и галвански изолује секундарни део осетљиве повратне спреге примарним бочним контролером. Оптоцоуплер има 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 ЛЕД оптичког спрежника, може се контролисати транзистор оптопарника, тачније управљачког кола. Овај систем управљања користи ТЛ431. Како регулатор ранжирања има отпорнички преградник преко свог референтног пина, он може управљати оптопарником 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 постављен на вредност од 12В. Стога, када излаз достигне 12В, ТЛ431 прелази 2,5В преко референтног пина и тако 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 да је ЕН пин. Ако је све у реду, наставиће са пребацивањем, ако не, покушаће још једном после. Ова петља се наставља све док се све не нормализује, чиме се спречавају проблеми са прекидом 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.

Д3 је Сцхоттки диода баријере. Ова диода претвара високофреквентни излаз наизменичне струје у једносмерну струју. 3А 60В Сцхоттки диода је изабрана за поуздан рад. Р4 и Р5 бира и израчунава ПИ експерт. Ствара делилац напона и преноси струју на оптоцоуплер ЛЕД са ТЛ431.

Р6 и Р7 је једноставан делилац напона израчунат по формули ТЛ431 РЕФ напон = (Воут к Р7) / Р6 + Р7. Референтни напон је 2,5В, а излазни излаз 12В. Одабиром вредности Р6 23,7к, Р7 је отприлике постао 9,09к.

Израда ПЦБ-а за 12в 1А СМПС круг

Сада када смо разумели како шеме функционишу, можемо да наставимо са израдом ПЦБ-а за наш СМПС. Будући да је ово СМПС коло, препоручује се ПЦБ јер би могао да се носи са проблемом буке и изолације. Изглед ПЦБ-а за горњи круг такође је доступан за преузимање као Гербер са везе

Преузмите Гербер датотеку за 15В СМПС коло

Сада, када је наш Дизајн спреман, време је да се они произведу помоћу датотеке Гербер. Довољно је једноставно постићи ПЦБ, једноставно следите кораке у наставку

1. корак: Уђите на ввв.пцбгого.цом, пријавите се ако је ово први пут. Затим на картици Прототип ПЦБ унесите димензије ПЦБ-а, број слојева и број ПЦБ-а који вам је потребан. Под претпоставком да је ПЦБ 80 цм × 80 цм, можете подесити димензије као што је приказано доле.

Корак 2: Наставите кликом на дугме Цитирај одмах . Бићете преусмерени на страницу на којој можете поставити неколико додатних параметара ако је потребно, као што је материјал који користи размак трака итд. Али углавном ће подразумеване вредности радити у реду. Једино што овде морамо узети у обзир су цена и време. Као што видите, време израде је само 2-3 дана и кошта само 5 УСД за наш ПСБ. Затим можете одабрати жељени начин отпреме на основу ваших захтева.

Корак 3: Последњи корак је отпремање Гербер датотеке и наставак плаћања. Да би се уверио да је поступак несметан, ПЦБГОГО проверава да ли је ваша Гербер датотека важећа пре него што настави са уплатом. На овај начин можете бити сигурни да је ваша ПЦБ погодна за производњу и да ће вас контактирати као да сте предани.

Састављање ПЦБ-а

Након што је плоча наручена, стигла је до мене након неколико дана, иако је курир у лепо обележеној добро упакованој кутији и као и увек квалитет ПЦБ-а био изванредан. ПЦБ који сам примио приказан је испод

Укључио сам штап за лемљење и почео да склапам плочу. Будући да су отисци стопала, јастучићи, плочице и ситотисак савршено правилног облика и величине, нисам имао проблема са састављањем плоче. Моја ПЦБ стегнута за лемљење је приказана испод.

Набавка компонената

Све компоненте за ово 12в 15в СМПС коло су набављене према шеми. Детаљне спецификације могу се наћи у доњој екцел датотеци за преузимање.

15В СМПС Дизајн - Предмет материјала

Готово све компоненте су лако доступне за употребу ван полице. Можда ћете наћи проблема са проналажењем правог трансформатора за овај пројекат. Обично за СМПС склопни склопни повратни трансформатор није доступан од добављача директно, у већини случајева морате намотати сопствени трансформатор ако су вам потребни ефикасни резултати. Међутим, такође је у реду да користите сличан повратни трансформатор и ваше коло ће и даље радити. Идеалне спецификације за наш трансформатор пружиће софтвер ПИ Екперт који смо раније користили.

Механички и електрични дијаграм трансформатора добијен од ПИ Екперт приказан је у наставку.

Ако не можете да пронађете правог добављача, можете спасити трансформатор од 12В адаптера или других СМПС кола. Такође можете да направите сопствени трансформатор, користећи следеће материјале и упутства за навијање.

Кад се све компоненте набаве, њихово састављање требало би да буде лако. Можете користити Гербер датотеку и БОМ за референцу и саставили ПЦБ плочу. Када завршим, моја предња и задња страна ПЦБ-а изгледају отприлике овако у наставку

Тестирање нашег 15В СМПС кола

Сада када је наш круг спреман, време је да га окренемо. Повезаћемо плочу на нашу АЦ мрежу преко ВАРИАЦ-а и учитати излазну страну уређајем за оптерећење и измерити напон мрешкања како бисмо проверили перформансе нашег кола. Видео запис о целокупној процедури тестирања такође можете наћи на крају ове странице. Доња слика приказује коло тестирано са улазним наизменичним напоном од 230В наизменичне струје за који добијамо излаз од 12,08В

Мерење таласастог напона помоћу осцилоскопа

Да бисте измерили напон мрешкања осцилоскопом, промените улаз опсега на АЦ са појачањем од 1к. Затим спојите електролитски кондензатор мале вредности и керамички кондензатор мале вредности за појачавање смањења буке због ожичења. Више информација о овом поступку потражите на страници 40 овог РДР-295 документа из програма Повер Интегратион.

Снимак испод је направљен у празном ходу и на 85ВАЦ и на 230ВАЦ. Скала је постављена на 10мВ по подели и као што видите таласање је скоро 10мВ пк-пк.

На улазу од 90 ВАЦ и са пуним оптерећењем, таласање се може видети на око 20мВ пк-пк

У 230ВАЦ и на пуњењу пулса напон се мери на око 30мВ пк-пк, што је најгори сценарио

То је то; овако можете дизајнирати свој властити 12в СМПС круг. Једном када сте схватили рад, можете променити дијаграм кола 12в СМПС како би одговарао вашим потребама за напоном и снагом. Надам се да сте разумели туториал и уживали сте научити нешто корисно. Ако имате питања, оставите их у одељку за коментаре или користите наше форуме за техничке расправе. Дочекаће вас поново са још једним занимљивим СМПС дизајном, до тада одјава….