Дизајнирајте свој властити компактни склоп од 5в / 3.3в смпс за уграђене и иот пројекте

Груби начин за напајање ваших једносмерних кругова мрежом наизменичном струјом је употреба силазног трансформатора за силазак мрежног напона од 230 В и додавање неколико диода као исправљача моста. Али због велике величине простора и других недостатака, не може се користити у све сврхе. Још један најпопуларнији и најпрофесионалнији начин је употреба склопки за напајање у режиму прекидача за претварање мреже наизменичне струје у широк опсег једносмерног напона по потреби, готово свака потрошачка електроника од нормалног 12В адаптера до пуњача за лаптоп има СМПС коло за обезбеђивање потребног ДЦ Излазна снага.

У цирцуитдигест-у смо већ изградили неколико популарних СМПС-колаза различите оцене, наиме 12В 1А Випер 22А СМПС, 5В 2А СМПС и 12В 1А СМПС коло од којих се свако може користити за различите примене. Овај пут ћемо направити СМПС који се може користити за опште намене и има једноставан облик модула који се користи у ситуацијама везаним за свемир. У данашње време Интернет ствари користи различите вифи базиране процесоре попут НодеМЦУ, ЕСП32 и ЕСП12Е, итд. Који раде на 5В или 3.3В. Ови модули су изузетно компактни и стога за напајање ових плоча има смисла користити мање СМПС кола која могу ићи на исту плочу, уместо да се користи засебно СМПС коло. Стога ћемо у овом чланку научити како да направимо СМПС коло које може произвести 5 В или 3,3 В (хардверски подесиво помоћу краткоспојника), такође су обезбеђени дизајн кола и распоред ПЦБ-а, тако да можете једноставно да га пренесете у свој постојећи дизајн.Овде наше ПЦБ плоче производи ПЦБГоГо, кинеска јефтина висококвалитетна прототипа ПЦБ-а и компанија за услуге склапања ПЦБ-а.

Оцена СМПС-а је 5 В или 3,3 В 1,5 А, јер већина развојне плоче користи напоне логичког нивоа 5 В или 3,3 В, а 1,5 А би требало да буде довољно добро за већину апликација заснованих на ИоТ-у. Али имајте на уму да овај СМПС нема филтере у одељку за унос како би смањио величину и трошкове. Стога се овај СМПС може користити само за напајање плоча микроконтролера или у сврхе пуњења. Уверите се да ће бити покривен из досега корисника током рада.

Упозорење: Рад са СМПС круговима може бити опасан, јер укључује мрежни напон који је потенцијално смртоносан. Не покушавајте да ово направите ако немате искуства у раду са мрежом наизменичне струје. Увек будите опрезни са жицама под напоном и напуњеним кондензаторима, по потреби користите заштитне алате и надзор. Упозорени сте !!

Спецификације плоче СМПС 5В / 3.3В

СМПС ће имати следеће спецификације.

Улаз од 85ВАЦ до 230ВАЦ.
Излаз од 2А од 5 В или 3,3 В.
Конструкција са отвореним рамом
Заштита од кратког споја и пренапона
Мала величина са јефтиним карактеристикама.

Материјали потребни за СМПС круг (БОМ)

Осигурач 1А 250ВАЦ полако
Диодни мост ДБ107
10уФ / 400В
П6КЕ Диода
УФ4007
2Мег - 2 ком - паковање 0805
2.2нФ 250ВАЦ
ТНИ284ДГ
10уФ / 16В - 0805 пакет
ПЦ817
1к - 0805 пакет
22Р - 2ком - 0805 пакет
Паковање од 100 нФ - 0805
ТЛ431
СР360
470пФ 100В - 0805 пакет
1000уФ 16В
3.3уХ - Језгро бубња
2.2нФ 250ВАЦ

Напомена: Сви делови су изабрани како би били лако доступни дизајнерима. СМПС трансформатор мора бити прилагођен изради помоћу овог техничког листа. Можете да користите добављача за израду или дизајнирате и намотате свој СМПС трансформатор помоћу везе.

Овај СМПС је дизајниран помоћу ИЦ интеграције напајања ТНИ284ДГ. Овај СМПС Дивер ИЦ је најприкладнији за овај СМПС, јер је ИЦ доступан у СМД пакету, као и одговарајућа снага. На доњој слици је приказана спецификација снаге СНИ284ДГ.

Као што видимо, ТНИ284ДГ је савршен за нашу опцију. Како је конструкција отвореног оквира, она ће одговарати излазној снази од 8,5В. То значи да може лако да обезбеди 1,5А на 5В.

Дијаграм круга СМПС 5В / 3.3В

Конструкција овог СМПС-а је прилично једноставна и директна. Овај дизајн користи чипсет Повер Интегратион као СМПС управљачки програм. Шема кола може се видети на доњој слици-

Изградња и рад

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

Заштита улаза
АЦ-ДЦ конверзија
Возачко коло или склопно коло
Заштита од закључавања под напоном.
Струјни круг
Магнетика и галванска изолација
ЕМИ филтрирање
Секундарни исправљач и снубер круг
Одељак филтера
Одељак повратних информација.

Заштита улаза

Ф1 је осигурач за полагано издувавање који ће заштитити СМПС од великог оптерећења и стања квара. Одељак СМПС за унос не користи ниједан ЕМИ филтер. Ово је 1А осигурач од 250 ВАЦ за полагани излазак и који ће заштитити СМПС у условима квара. Међутим, овај осигурач се може променити у стаклени. Такође можете погледати чланак о различитим врстама осигурача.

АЦ-ДЦ конверзија

Б1 је исправљач диодног моста. Ово је ДБ107, 1А 700В диодни мост. Ово ће претворити АЦ улаз у једносмерни напон. Поред тога, кондензатор од 10 уФ 400 В биће пресудан за исправљање истосмерног таласа и обезбедиће глатки једносмерни излаз у управљачки круг, као и у трансформатор.

Управљачки круг или склопни круг

То је главна компонента овог СМПС-а. Примарном страном трансформатора правилно се управља помоћу склопног круга ТНИ284ДГ. Преклопна фреквенција је 120-132 кХз. Због ове велике фреквенције пребацивања могу се користити мањи трансформатори.

Горњи дијаграм пиноута приказује ТНИ284ДГ пиноутс. Преклопни покретачки програм ИЦ1 који је ТНИ284ДГ користи Ц2 са кондензатором од 10 уФ 16В. Овај кондензатор пружа глатки једносмерни излаз на унутрашњи круг ТНИ284ДГ.

Заштита од закључавања под напоном

Трансформатор делује као огромна пригушница. Због тога, у сваком циклусу пребацивања, трансформатор индукује високонапонске скокове због индуктивитета цурења трансформатора. Зенер диода Д1 која је диода П6КЕ160, стеже круг излазног напона и Д2 која је УФ4007, ултрабрза диода блокира ове високонапонске шиљке и пригуши их на сигурну вредност која је корисна за спашавање ДРАИН пина ТНИ284ДГ.

Магнетика и галванска изолација

Трансформатор је феромагнетни и он не само да претвара високонапонски наизменични наизменични у нисконапонски наизменични, већ такође пружа галванску изолацију. Трансформатор је ЕЕ16 трансформатор. Детаљне спецификације трансформатора могу се видети у техничком листу трансформатора који је раније подељен у одељку потребни материјали.

ЕМИ филтер

ЕМИ филтрирање врши се кондензатором Ц3. Ц3 кондензатор је високонапонски кондензатор од 2,2 нФ 250 ВАЦ, који повећава имунитет кола и смањује високе ЕМИ сметње.

Секундарни исправљач и снуберски круг

Излаз из трансформатора се исправља помоћу Сцхоттки диоде СР360. Ово је 60В 3А диода. Ова Сцхоттки диода Д3 даје једносмерни излаз из трансформатора који се даље исправља великим кондензатором Ц6 од 1000 уФ.

Излаз трансформатора даје мрешкање звона које потискује снубер круг који ствара отпорник мале вредности и кондензатор у серијској вези која је паралелна са излазним исправљачем. Отпор мале вредности је 22Р, а кондензатор мале вредности 470 пФ. Ове две компоненте Р8 и Ц5 креирају снубер круг у одељку једносмерне струје.

Одељак филтера

Одељак филтера креира се помоћу ЛЦ конфигурације. Ц је кондензатор филтера Ц6. То је кондензатор са ниским ЕСР за боље одбијање таласа вредности 100уФ 16В, а индуктор Л1 је индуктор језгра бубња од 3,3уХ.

Одељак повратних информација

Излазни напон У1 ТЛ431 препознаје поделиоцем напона. Стога, кад год делилац напона производи савршени напон, ТЛ431 укључује опт спојницу која је ПЦ817, означена као ОК1.

Како постоје два напона која могу да се изаберу од 3.3В и 5В, постоје два делила напона створена помоћу три отпорника Р3, Р4 и Р5. Р5 је уобичајен за сва два преграде, али су Р3 и Р4 променљиви помоћу краткоспојника. Након што је осетио линију, У1, управља се оптопарником који даље покреће ТНИ284ДГ и галвански изолује секундарни део осетљиве повратне спреге са примарним бочним контролером.

Током првог укључивања, будући да је ово повратна конфигурација, возач укључује пребацивање и чека одговор од оптичког склопника. Ако је све нормално, возач наставља пребацивање, у супротном прескачите прекидачке циклусе, осим ако све није постало нормално.

Дизајнирање наше СМПС ПЦБ

Након што се склоп финализује, можете га тестирати на перф плочи, а затим започети са дизајном ПЦБ-а. За дизајн наше ПЦБ-а користили смо орао, можете погледати слику изгледа доле. Датотеке дизајна такође можете преузети са доње везе.

Еагле шеме и дизајн ПЦБ-а за 5В / 3.3В СМПС

Као што видите, величина плоче је 63 мм за 32 мм, што је пристојно мала величина. Компоненте су постављене на сигурној удаљености како би се осигурао сигуран рад. Горња и доња страна наше ПЦБ су приказане на доњој слици. То је двослојна ПЦБ плоча са планираном дебљином од 35 ум бакра. Излазна диода и управљачки модул требају посебно разматрање топлотне енергије у сврхе одвођења топлоте. Такође, на секундарној страни се шивање врши ради боље повезаности са земљом.

Такође можете приметити да је мало СМД компонената смештено на задњој страни плоче да би величина модула била мала. Постоји неколико разматрања у вези са дизајном која морате следити ако дизајнирате своју СМПС ПЦБ, погледајте овај чланак у Водичу за дизајн СМПС ПЦБ-а да бисте сазнали више.

Израда ПЦБ-а за 12в 1А СМПС круг

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

Преузмите датотеку Гербер за СМПС круг 5В / 3.3В

Сада је наш дизајн спреман, време је да се израде помоћу датотеке Гербер. Да бисте ПЦБ урадили са ПЦБГОГО, прилично је једноставно, једноставно следите кораке испод -

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 нашу ПЦБ. Затим можете одабрати жељени начин отпреме на основу ваших захтева.

Корак 3: Последњи корак је отпремање Гербер датотеке и наставак плаћања. Да би осигурао несметан поступак, 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 израду и да ће вас добити као посвећену.

Састављање ПЦБ-а

Након што је плоча наручена, стигла ме је након неколико дана путем курира у лепо означеној добро упакованој кутији и као и увек квалитет ПЦБ-а је био страшан. ПЦБ који сам примио приказан је испод. Као што видите и горњи и доњи слој су испали како се очекивало.

Све визе и јастучићи били су праве величине. Требало ми је око 15 минута да се склопим на ПЦБ плочу у радни круг. Састављена плоча је приказана доле.

Тестирање нашег СМПС склопа од 5В / 3.3В

Компоненте и инфраструктуру за тестирање обезбедио је Икуестерс Солутионс. Међутим, трансформатор је ручно израђен, такође можете да направите сопствени СМПС трансформатор. Овде је за потребе испитивања трансформатор направљен за 1А. Може се користити одговарајући однос завоја за трансформатор од 1,5 А према датим спецификацијама трансформатора. Наша СМПС плоча изгледа овако када се монтажа заврши.

Сада ћу тестирати нашу СМПС плочу, усмерићу је помоћу Вариаца и употребити електронско једносмерно оптерећење за подешавање излазне струје. На доњој слици је приказано моје старо подешавање подешавања једносмерне струје повезано са нашом СМПС плочом. Можете га тестирати са било којим оптерећењем по вашем избору, али коришћење подесивог једносмерног оптерећења помоћи ће вам да процените своје плоче за напајање. Такође можете лако да направите сопствено подесиво електронско једносмерно оптерећење засновано на Ардуину пратећи ову везу.

Као што можете видети на доњој слици, тестирао сам наш СМПС склоп и за 5В и за 3.3В променом џамперског пина. Излазна струја је тестирана на до 850мА, али такође можете ићи до 1,5А на основу вашег дизајна трансформатора.

За више информација о испитивању и конструкцији, погледајте видео везу испод. Надам се да сте уживали у чланку и научили нешто корисно. Ако имате питања, оставите их у одељку за коментаре испод или користите наше форуме.