12V 1A SMPS էլեկտրամատակարարման սխեմայի ձևավորում. 4 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Ողջույն տղերք!

Յուրաքանչյուր Էլեկտրոնային սարք կամ արտադրանք պահանջում է հուսալի էներգիայի մատակարարման սարք (PSU) այն շահագործելու համար: Մեր տան գրեթե բոլոր սարքերը, ինչպիսիք են հեռուստատեսությունը, տպիչը, երաժշտական նվագարկիչը և այլն, բաղկացած են դրա մեջ կառուցված էներգիայի աղբյուրից, որը AC ցանցի լարումը փոխակերպում է համապատասխան լարման DC լարման: Էլեկտրաէներգիայի մատակարարման միացման ամենատարածված տեսակը SMPS- ն է (Switching Mode Power Supply), այս տեսակի սխեմաները հեշտությամբ կարող եք գտնել ձեր 12 Վ ադապտերում կամ Բջջային/նոութբուքի լիցքավորիչում: Այս ձեռնարկում մենք կսովորենք, թե ինչպես կարելի է կառուցել 12 վ SMPS միացում, որը AC ցանցը կդարձներ 12 Վ լարման հոսանք ՝ 1,25 Ա առավելագույն ընթացիկ գնահատականով: Այս սխեման կարող է օգտագործվել փոքր բեռներ սնուցելու համար կամ նույնիսկ հարմարեցվել լիցքավորիչի ՝ լիցքաթափվող և լիթիումի մարտկոցները լիցքավորելու համար: Եթե այս 12 վ 15 վտ հզորության սնուցման սխեման չի համապատասխանում ձեր պահանջներին, կարող եք ստուգել տարբեր վարկանիշ ունեցող տարբեր էներգիայի մատակարարման սխեմաներ:

Քայլ 1: 12v SMPS միացում - նախագծման նկատառումներ

Նախքան որևէ տեսակի էներգիայի մատակարարման նախագծին անցնելը, պահանջների վերլուծությունը պետք է կատարվի `հիմնվելով այն միջավայրի վրա, որտեղ կկիրառվի մեր Էներգամատակարարումը: Տարբեր տեսակի սնուցման սարքեր աշխատում են տարբեր միջավայրերում և մուտքի / ելքի հատուկ սահմաններով:

Մուտքի ճշգրտում

Սկսենք մուտքագրումից: Մուտքի մատակարարման լարումը առաջին բանն է, որը կօգտագործվի SMPS- ի կողմից և կվերածվի օգտակար արժեքի `բեռը սնուցելու համար: Քանի որ այս դիզայնը նշված է AC-DC փոխակերպման համար, մուտքը կլինի Փոփոխական հոսանք (AC): Հնդկաստանի համար մուտքային AC- ն հասանելի է 220-230 վոլտ, ԱՄՆ-ի համար `110 վոլտ: Կան նաև այլ ազգեր, որոնք օգտագործում են լարման տարբեր մակարդակներ: Սովորաբար, SMPS- ն աշխատում է ունիվերսալ մուտքային լարման տիրույթով: Սա նշանակում է, որ մուտքային լարումը կարող է տարբերվել 85V AC- ից 265V AC- ից: SMPS- ը կարող է օգտագործվել ցանկացած երկրում և կարող է ապահովել ամբողջական բեռի կայուն ելք, եթե լարումը գտնվում է 85-265V AC- ի միջև: SMPS- ը պետք է նորմալ գործի նաև 50 Հց և 60 Հց հաճախականությունների ներքո: Սա է պատճառը, որ մենք ի վիճակի ենք ցանկացած երկրում օգտագործել մեր հեռախոսի և նոութբուքի լիցքավորիչները:

Ելքի բնութագիր

Ելքի կողմից քիչ բեռներ են դիմադրողական, քչերն են ինդուկտիվ: Կախված բեռից, SMPS- ի կառուցումը կարող է տարբեր լինել: Այս SMPS- ի համար բեռը ենթադրվում է որպես դիմադրողական բեռ: Այնուամենայնիվ, դիմադրողական բեռի նման ոչինչ չկա, յուրաքանչյուր բեռ բաղկացած է գոնե որոշակի քանակի ինդուկտիվությունից և տարողությունից. այստեղ ենթադրվում է, որ բեռի ինդուկտիվությունն ու հզորությունը աննշան են:

SMPS- ի ելքային բնութագրերը մեծապես կախված են Բեռից, ինչպես այն է, թե որքան լարվածություն և հոսանք կպահանջվի բեռի կողմից բոլոր աշխատանքային պայմաններում: Այս նախագծի համար SMPS- ը կարող է ապահովել 15 Վտ հզորություն: Այն 12V և 1.25A է: Թիրախային ելքային ալիքը ընտրված է որպես 30 մՎ pk-pk պակաս 20000 Հց թողունակությամբ:

Քայլ 2. Էլեկտրաէներգիայի կառավարման IC- ի ընտրություն

SMPS- ի յուրաքանչյուր միացում պահանջում է էներգիայի կառավարման IC, որը հայտնի է նաև որպես անջատիչ IC կամ SMPS IC կամ Drier IC: Եկեք ամփոփենք դիզայնի նկատառումները `ընտրելու իդեալական Power Management IC, որը հարմար կլինի մեր դիզայնի համար: Մեր նախագծման պահանջներն են.

1. 15 Վտ հզորություն: 12V 1.25A ՝ 30mV- ից պակաս pk-pk ալիքով ՝ լիարժեք ծանրաբեռնվածությամբ:
2. Ունիվերսալ մուտքային վարկանիշ:
3. Մուտքի բարձրացման պաշտպանություն:
4. Ելքային կարճ միացում, գերլարման և հոսանքի պաշտպանություն:
5. Մշտական լարման գործողություններ:

Վերոնշյալ պահանջներից կարելի է ընտրել IC- ների լայն տեսականի, սակայն այս նախագծի համար մենք ընտրել ենք Power ինտեգրումը: Էլեկտրաէներգիայի ինտեգրումը կիսահաղորդչային ընկերություն է, որն ունի հզորության շարժիչի IC- ների լայն տեսականի ՝ ելքային հզորության տարբեր տիրույթներում: Պահանջների և առկայության հիման վրա մենք որոշեցինք օգտագործել TNY268PN- ը II անջատիչների փոքր ընտանիքներից:

Վերևում պատկերված է առավելագույն հզորությունը 15W: Այնուամենայնիվ, մենք կստեղծենք SMPS- ը բաց շրջանակում և համընդհանուր մուտքային վարկանիշի համար: Նման հատվածում TNY268PN- ը կարող էր ապահովել 15 Վտ հզորություն: Եկեք տեսնենք կապի դիագրամը:

Քայլ 3. 12V SMPS միացման սխեմա և բացատրություն

Նախքան նախատիպի մասի կառուցմանը անցնելը, եկեք ուսումնասիրենք 12v SMPS սխեմայի սխեման և դրա աշխատանքը: Շղթան ունի հետևյալ բաժինները.

1. Մուտքի բարձրացում և SMPS- ի սխալների պաշտպանություն
2. AC-DC փոխակերպում
3. PI զտիչ
4. Վարորդի միացում կամ անջատիչ միացում
5. Լարման արգելափակման պաշտպանություն:
6. Ամրացուցիչ միացում
7. Մագնիսներ և գալվանական մեկուսացում
8. EMI զտիչ
9. Երկրորդային ուղղիչ և սնոտի միացում
10. Terտիչ բաժին

Մուտքի բարձրացում և SMPS- ի սխալների պաշտպանություն

Այս բաժինը բաղկացած է երկու բաղադրիչից ՝ F1 և RV1: F1- ը 1A 250VAC դանդաղ հարվածային ապահովիչ է, իսկ RV1- ը ՝ 7 մմ 275V MOV (մետաղական օքսիդի վարիստոր): Բարձր լարման բարձրացման ժամանակ (ավելի քան 275VAC), MOV- ն կարճ մնաց և փչեց մուտքային ապահովիչը: Այնուամենայնիվ, դանդաղ հարվածի հնարավորության պատճառով ապահովիչը դիմակայում է SMPS- ի միջոցով ներխուժման հոսանքին:

AC-DC փոխակերպում

Այս հատվածը կառավարվում է դիոդային կամրջով: Այս չորս դիոդները (DB107- ի ներսում) կազմում են կամրջի լրիվ ուղղիչ: Դիոդները 1N4006 են, բայց ստանդարտ 1N4007- ը կարող է կատարելապես կատարել աշխատանքը: Այս նախագծում այս չորս դիոդները փոխարինվում են DB107 կամրջի լրիվ ուղղիչով:

PI զտիչ

Տարբեր նահանգներ ունեն EMI- ի մերժման տարբեր չափանիշներ: Այս դիզայնը հաստատում է EN61000-Class 3 ստանդարտը և PI զտիչը նախագծված է այնպես, որ նվազեցնի ընդհանուր ռեժիմով EMI- ի մերժումը: Այս բաժինը ստեղծվում է օգտագործելով C1, C2 և L1: C1 և C2- ը 400V 18uF կոնդենսատորներ են: Դա կենտ արժեք է, ուստի այս ծրագրի համար ընտրված է 22uF 400V: L1- ը սովորական ռեժիմի խեղդում է, որը դիֆերենցիալ EMI ազդանշան է պահանջում երկուսն էլ չեղարկելու համար:

Վարորդի միացում կամ անջատիչ միացում

Դա SMPS- ի սիրտն է: Տրանսֆորմատորի առաջնային կողմը վերահսկվում է TNY268PN անջատիչ սխեմայով: Անցման հաճախականությունը 120-132khz է: Անջատման այս բարձր հաճախականության շնորհիվ կարող են օգտագործվել ավելի փոքր տրանսֆորմատորներ: Անջատիչ միացումն ունի երկու բաղադրիչ ՝ U1 և C3: U1- ը IC TNY268PN- ի հիմնական շարժիչն է: C3- ը շրջանցող կոնդենսատոր է, որն անհրաժեշտ է մեր վարորդի IC- ի աշխատանքի համար:

Լարման արգելափակման պաշտպանություն

Լարման արգելափակման պաշտպանությունը կատարվում է R1 և R2 զգայարանների միջոցով: Այն օգտագործվում է, երբ SMPS- ն անցնում է ավտոմատ վերագործարկման ռեժիմին և զգում գծի լարումը:

Ամրացուցիչ միացում

D1 և D2- ը սեղմիչի միացումն են: D1- ը TVS դիոդ է, իսկ D2- ը `գերարագ վերականգնման դիոդ: Տրանսֆորմատորը գործում է որպես հսկայական ինդուկտոր ՝ հզորության վարորդ IC TNY268PN- ով: Հետևաբար անջատման ցիկլի ընթացքում տրանսֆորմատորը տրանսֆորմատորի արտահոսքի ինդուկտիվության պատճառով ստեղծում է բարձր լարման ցատկումներ: Այս բարձր հաճախականության լարման ցատկերը ճնշվում են տրանսֆորմատորի վրա դիոդային սեղմակով: UF4007- ը ընտրվում է չափազանց արագ վերականգնման շնորհիվ, իսկ P6KE200A- ն `TVS- ի աշխատանքի համար:

Մագնիսներ և գալվանական մեկուսացում

Տրանսֆորմատորը ֆերոմագնիսական տրանսֆորմատոր է և այն ոչ միայն փոխակերպում է բարձր լարման AC- ն ցածր լարման AC- ի, այլ նաև ապահովում է գալվանական մեկուսացում:

EMI զտիչ

EMI զտումը կատարվում է C4 կոնդենսատորի միջոցով: Այն բարձրացնում է սխեմայի անձեռնմխելիությունը `EMI- ի բարձր միջամտությունը նվազեցնելու համար:

Երկրորդային ուղղիչ և Snubber միացում

Տրանսֆորմատորից ելքը ուղղվում և փոխակերպվում է DC- ի ՝ օգտագործելով D6 ՝ Schottky ուղղիչ դիոդ: D6- ի միջով սնուբերային միացումն ապահովում է լարման անցման ճնշումը անջատման գործողությունների ժամանակ: Սնուբերային սխեման բաղկացած է մեկ դիմադրիչից և մեկ կոնդենսատորից ՝ R3 և C5:

Terտիչ բաժին

Theտիչի հատվածը բաղկացած է զտիչ C6 կոնդենսատորից: Դա ցածր ESR կոնդենսատոր է `ավելի լավ ալիքների մերժման համար: Բացի այդ, L2 և C7- ով օգտագործվող LC ֆիլտրը ապահովում է ալիքի ավելի լավ մերժում ելքի վրա:

Քայլ 4: PCB արտադրություն

Ձեր հարմարության դեպքում կարող եք նկարել PCB- ի սխեման ցանկացած ծրագրակազմով և այն ուղարկել ձեր նախընտրած PCB արտադրողին: Ես ունեմ Gerber պատրաստ, կարող եմ կիսել այն:

Ես խորհուրդ կտայի LIONCIRCUITS- ին, քանի որ նրանք ունեն էժան արտադրական ծառայություն նախատիպերի համար, ինչը իսկապես լավ է մեզ նման DIY սիրահարների համար: Նրանք ունեն ավտոմատացված առցանց հարթակ, որտեղ կարող եք վերբեռնել ձեր Gerber ֆայլերը և առցանց պատվիրել: Հնդկաստանի ողջ տարածքում առաքումն անվճար է: