12V 1A SMPS қуат көзінің схемасы: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Эй балалар!

Әрбір электрондық құрылғы немесе өнім оны басқару үшін сенімді қоректендіру блогын (PSU) қажет етеді. Біздің үйдегі барлық дерлік құрылғылар, мысалы, теледидар, принтер, музыкалық ойнатқыш және т. Электрмен жабдықтау тізбегінің ең жиі қолданылатын түрі - SMPS (коммутациялық режимдегі қуат көзі), сіз бұл тізбектерді 12В адаптерінен немесе ұялы/ноутбук зарядтағышынан оңай таба аласыз. Бұл оқулықта біз айнымалы ток қуатын максималды ток рейтингі 1,25А болатын 12В тұрақты токқа түрлендіретін 12В SMPS схемасын құруды үйренеміз. Бұл схеманы шағын жүктемелерді қуаттандыру үшін қолдануға болады немесе тіпті қорғасын қышқылы мен литий батареяларын зарядтау үшін зарядтағышқа бейімдеуге болады. Егер бұл 12 ватт 15 ватт қуат көзі сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес келмесе, сіз әр түрлі рейтингі бар әртүрлі қоректену тізбегін тексере аласыз.

1 -қадам: 12V SMPS схемасы - дизайн туралы ойлар

Электрмен жабдықтаудың кез келген түріне кіріспес бұрын, біздің қуат көзіміз қолданылатын ортаға байланысты талаптарды талдау қажет. Қуат көзінің әртүрлі түрлері әр түрлі ортада және кіріс-шығыс шекараларында жұмыс істейді.

Кіріс сипаттамасы:

Енгізуден бастайық. Кіріс кернеуі - бұл SMPS қолданатын және жүкті беру үшін пайдалы мәнге айналатын бірінші нәрсе. Бұл конструкция айнымалы токты түрлендіру үшін көрсетілгендіктен, кіріс айнымалы ток болады. Үндістан үшін айнымалы ток кернеуі 220-230 вольт, АҚШ үшін 110 вольт үшін есептеледі. Әр түрлі кернеу деңгейлерін қолданатын басқа елдер де бар. Әдетте SMPS әмбебап кіріс кернеу диапазонында жұмыс істейді. Бұл кіріс кернеуі 85 В айнымалы токтан 265 В айнымалыға дейін өзгеруі мүмкін дегенді білдіреді. SMPS кез келген елде қолданыла алады және айнымалы ток кернеуі 85-265В аралығында болғанда толық жүктеменің тұрақты шығуын қамтамасыз ете алады. SMPS сонымен қатар 50 Гц және 60 Гц жиілігінде қалыпты жұмыс істеуі керек. Бұл біздің телефондар мен ноутбуктердің зарядтағыштарын кез келген елде қолдана алатындығымыздың себебі.

Шығу сипаттамасы:

Шығу жағында аз жүктеме резистивті, аз индуктивті. Жүктілікке байланысты SMPS құрылысы әр түрлі болуы мүмкін. Бұл SMPS үшін жүктеме резистивті жүктеме ретінде қабылданады. Алайда, резистивті жүктеме сияқты ештеңе жоқ, әр жүктеме кем дегенде индуктивтілік пен сыйымдылықтың белгілі бір мөлшерінен тұрады; мұнда жүктеменің индуктивтілігі мен сыйымдылығы шамалы деп есептеледі.

SMPS шығыс сипаттамасы жүктемеге өте тәуелді, мысалы, барлық жұмыс жағдайында жүктеме үшін қанша кернеу мен ток қажет болады. Бұл жоба үшін SMPS 15W шығысын қамтамасыз ете алады. Ол 12В және 1.25А. Мақсатты шығыс толқыны 20000 Гц өткізу жолағында 30 мВ pk-pk аз деп таңдалады.

2 -қадам: Қуатты басқару IC таңдау

Әрбір SMPS схемасы IC немесе SMPS IC немесе Drier IC коммутациясы деп аталатын қуатты басқару IC -ін қажет етеді. Біздің дизайнға сәйкес келетін идеалды Power Management IC таңдау үшін дизайнерлік ойларды қорытындылайық. Біздің дизайн талаптары:

1. 15 Вт шығыс. Толық жүктемеде 30 мВ pk-pk толқыны бар 12V 1.25A.
2. Әмбебап кіріс рейтингі.
3. Кіріс кернеуінен қорғау.
4. Шығу қысқа тұйықталуы, шамадан тыс кернеу мен артық токтан қорғау.
5. Тұрақты кернеу операциялары.

Жоғарыда көрсетілген талаптардың ішінен IC -дің кең таңдауы бар, бірақ біз бұл жоба үшін Power біріктіруді таңдадық. Қуат интеграциясы-бұл әр түрлі қуат шығару диапазонында қуат драйверінің IC-лерінің кең спектрі бар жартылай өткізгіштік компания. Талаптар мен қолжетімділікке сүйене отырып, біз TNY268PN кіші қосқыш II отбасынан қолдануды шештік.

Жоғарыдағы суретте 15W максималды қуаты көрсетілген. Дегенмен, біз SMPS -ті ашық шеңберде және әмбебап кіріс рейтингі үшін жасаймыз. Мұндай сегментте TNY268PN 15 Вт шығуды қамтамасыз ете алады. Пин диаграммасын қарастырайық.

3 -қадам: 12В SMPS схемасы және түсініктеме

Прототип бөлігін құруға кіріспес бұрын, 12в SMPS схемасын және оның жұмысын қарастырайық. Схемада келесі бөлімдер бар:

1. Кіріс кернеуі және SMPS ақаулардан қорғау
2. AC-DC конверсиясы
3. PI сүзгісі
4. Драйвер схемасы немесе коммутациялық схема
5. Төмен кернеуді құлыптау қорғанысы.
6. Қысқыш тізбек
7. Магнит және гальваникалық оқшаулау
8. EMI сүзгісі
9. Екіншілік түзеткіш пен тұйықталу тізбегі
10. Сүзгі бөлімі

Кіріс кернеуі және SMPS ақаулардан қорғау

Бұл бөлім F1 және RV1 екі компоненттен тұрады. F1 - бұл 1А 250ВAC баяу соққылы сақтандырғыш, ал RV1 - 7 мм 275 В MOV (металл оксиді варисторы). Жоғары кернеудің жоғарылауы кезінде (275VAC жоғары) MOV қысқа тұйықталып, сақтандырғыштың кіруін соққыға жықты. Алайда, баяу соққы мүмкіндігіне байланысты, сақтандырғыш SMPS арқылы өтетін токқа төтеп береді.

AC-DC конверсиясы

Бұл бөлім диод көпірімен басқарылады. Бұл төрт диод (DB107 ішінде) толық көпірді түзеткіш жасайды. Диодтар 1N4006, бірақ стандарт 1N4007 бұл жұмысты тамаша орындай алады. Бұл жобада бұл төрт диод DB107 көпірлі толық түзеткішпен ауыстырылды.

PI сүзгісі

Әр түрлі штаттарда EMI қабылдамаудың әр түрлі стандарттары бар. Бұл дизайн EN61000-класс 3 стандартын растайды және PI сүзгісі жалпы режимдегі EMI бас тартуын азайту үшін жасалған. Бұл бөлім C1, C2 және L1 көмегімен жасалады. C1 және C2 - 400В 18uF конденсаторлар. Бұл тақ мән, сондықтан бұл қосымша үшін 22uF 400V таңдалады. L1 - бұл екеуінен де бас тарту үшін дифференциалды EMI сигналын алатын жалпы режимдегі дроссель.

Жүргізуші схемасы немесе коммутациялық схема

Бұл SMPS жүрегі. Трансформатордың негізгі жағы TNY268PN коммутациялық тізбегімен басқарылады. Коммутация жиілігі 120-132 кГц. Жоғары ауысу жиілігінің арқасында кіші трансформаторларды қолдануға болады. Коммутациялық схема U1 және C3 екі компоненттен тұрады. U1 - IC TNY268PN негізгі драйвері. C3 - бұл біздің жүргізуші IC жұмыс істеу үшін қажет айналма конденсатор.

Төмен кернеуді құлыптау қорғанысы

Төмен кернеуді құлыптау қорғанысы R1 және R2 сезімтал резисторлар арқылы жүзеге асады. Ол SMPS автоматты түрде қайта іске қосу режиміне өткенде және желі кернеуін сезгенде қолданылады.

Қысқыш тізбек

D1 және D2 - қысқыш тізбек. D1-TVS диоды, ал D2-өте жылдам қалпына келтіру диоды. Трансформатор IC TNY268PN қуат драйверінде үлкен индуктор рөлін атқарады. Сондықтан сөндіру циклі кезінде трансформатордың ағып кету индуктивтілігіне байланысты трансформатор жоғары кернеу шыңдарын жасайды. Бұл жоғары жиілікті кернеулер трансформатордағы диод қысқышымен басылады. UF4007 өте жылдам қалпына келтірудің арқасында таңдалады, ал TVS жұмысы үшін P6KE200A таңдалады.

Магнит және гальваникалық оқшаулау

Трансформатор - бұл ферромагнитті трансформатор, ол жоғары кернеулі айнымалы токты төмен кернеуге ауыстырады, сонымен қатар гальваникалық оқшаулауды қамтамасыз етеді.

EMI сүзгісі

EMI сүзгісін C4 конденсаторы жасайды. Ол жоғары EMI кедергісін азайту үшін тізбектің иммунитетін арттырады.

Екіншілік түзеткіш пен снайбер тізбегі

Трансформатордың шығысы түзетіледі және D6, Schottky түзеткіш диодының көмегімен тұрақты токқа айналады. D6 бойындағы қосалқы схема коммутация жұмыстары кезінде кернеудің өтпелігін басуды қамтамасыз етеді. Тұтқыр тізбек бір резистордан және бір конденсатордан тұрады, R3 және C5.

Сүзгі бөлімі

Сүзгі бөлімі C6 сүзгі конденсаторынан тұрады. Бұл толқуды жақсы қабылдамау үшін төмен ESR конденсаторы. Сондай -ақ, L2 және C7 қолданатын LC сүзгісі шығыс бойынша толқындардың жақсы бас тартуын қамтамасыз етеді.

4 -қадам: ПХД өндірісі

Сіз ПХД схемасын кез келген бағдарламалық жасақтамамен өзіңіздің қалауыңыз бойынша жасай аласыз және оны өзіңіз таңдаған ПХД өндірушісіне жібере аласыз. Менде Гербер дайын, мен оны бөлісе аламын.

Мен LIONCIRCUITS-ті ұсынар едім, өйткені оларда прототиптерді арзан өндіру қызметі бар, бұл біз сияқты DIY энтузиастары үшін өте жақсы. Оларда Gerber файлдарын жүктеуге және онлайн тапсырыс беруге болатын автоматтандырылған онлайн -платформа бар. Үндістан бойынша жеткізу тегін.