2 Kompaktowy obwód SMPS 12 V i 2 A dla sterownika LED

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





W tym poście kompleksowo omawiamy 2 proste obwody SMPS 12 V i 2 amperów za pomocą układu scalonego UC2842. Badamy projekt flyback 2 A, oceniając różne wzory, które zapewniają dokładne szczegóły doboru uzwojenia transformatora i specyfikacji części.

Projekt nr 1: Wprowadzenie

Pierwsza konstrukcja oparta jest na wszechstronnym układzie scalonym IC VIPer53-E.



VIPer53-E jest zbudowany z ulepszonym kontrolerem PWM trybu prądowego, który zawiera wysokonapięciowy tranzystor MDMesh ™ Power MOSFET w tej samej obudowie. VIPer53-E można znaleźć w kilku różnych pakietach, DIP8 i PowerSO-10. Płytka wzorcowa to niewątpliwie zasilacz szerokopasmowy offline, który obejmuje VIPer53-E przeznaczony do regulacji wtórnej poprzez obsługę kontrolera PWM za pośrednictwem łącznik. Częstotliwość przełączania wynosi 100 kHz, a całkowita moc wyjściowa to 24 W.

Poniżej podano kilka głównych cech układu scalonego:



• Zasilacz ogólnego przeznaczenia oparty na SMPS
• Sterowanie w trybie prądu wraz ze zmiennym ograniczeniem
• Sprawność około 75%
• Wyjście jest zabezpieczone przed zwarciem i przeciążeniem
• Nadmierna temperatura jest również kontrolowana przez wbudowane zabezpieczenie termiczne
• Zgodność ze specyfikacją EN55022 klasy B EMI i standardami Blue Angel.

Schemat obwodu proponowanego obwodu 12 V 2 A wykorzystujący VIPer53-E można zobaczyć na poniższym obrazku:

VIPer53-E 12 V 2 A 24 W obwód SMPS

POBIERZ KOMPLETNĄ LISTĘ PCB I CZĘŚCI

Główne warunki pracy można zbadać na poniższym obrazie:

główne cechy VIPer53A

Szczegóły transformatora:

Szczegóły uzwojenia transformatora z rdzeniem ferrytowym dla powyższego obwodu SMPS można przeanalizować zgodnie z danymi przedstawionymi na poniższym rysunku:

szczegóły uzwojenia transformatora

Więcej informacji o VIPer53-E można przeczytać w tym artykule

Projekt nr 2: Wprowadzenie

Następny projekt jest oparty na IC UC2842 firmy Texas Instruments , który może być również wykorzystany do budowy wysokiej jakości, półprzewodnikowego, bardzo niezawodnego obwodu SMPS o napięciu 12 V i wyjściu prądowym od 2 A do 4 A.

Pełny schemat obwodu tego projektu można zobaczyć na poniższym rysunku:

Kompaktowy obwód SMPS 12 V 2 A

Spróbujmy zrozumieć funkcje i krytyczne cechy kilku głównych komponentów używanych w tym obwodzie SMPS 12 V 2 A:

Kondensator zbiorczy wejścia Cin i minimalne napięcie zbiorcze:

Pokazany kondensator zbiorczy Cin może być wbudowany przy użyciu jednego lub kilku kondensatorów równolegle, prawdopodobnie przy użyciu cewki indukcyjnej w poprzek nich, aby wyeliminować szum generowany przez przewodzenie w trybie różnicowym. Wartość tego kondensatora decyduje o poziomie minimalnego napięcia masowego.

Jeśli niższa wartość Cin zostanie użyta do zmniejszenia minimalnego napięcia masowego, może to skutkować zwiększonym prądem szczytowym prądu pierwotnego, który spowoduje przeciążenie przełączających mosfetów, a także transformatora.

Wręcz przeciwnie, utrzymanie większej wartości może skutkować wyższym prądem szczytowym na mosfecie i trafo, co również jest niedopuszczalne, dlatego należy wybrać rozsądną wartość, jak pokazano na schemacie.
Można to zrobić za pomocą następującego wzoru:

Tutaj Vin (min) wskazuje wartość RMS minimalnego napięcia wejściowego AC, które wynosi około 85 V RMS.

fLINE (min) oznacza częstotliwość powyższej wartości RMS, którą można przyjąć na 47 Hz.

W odniesieniu do powyższego równania, aby osiągnąć minimalną wartość napięcia 75 V, przy sprawności 85%, wartość Cin będzie musiała wynosić około 126 uF, w naszym prototypie 180 uF okazało się w porządku.

Obliczanie współczynników skrętu Tansformer:

Aby rozpocząć obliczenia obrotów transformatora, należy znaleźć najkorzystniejszą częstotliwość przełączania.

Chociaż IC UC2842 ma wytwarzać maksymalną częstotliwość 500 kHz, biorąc pod uwagę wszystkie możliwe i związane z wydajnością parametry, zdecydowano się wybrać i ustawić urządzenie na około 110 kHz.

Pozwoliło to na rozsądne wyważenie projektu pod względem rozmiaru transformatora, wymiaru filtra EMI i nadal utrzymywanie operacji w granicach dopuszczalnych strat.

Termin Nps odnosi się do uzwojenia pierwotnego transformatora i można to określić w zależności od wartości znamionowej zastosowanego sterownika mosfet wraz z wartością znamionową specyfikacji wtórnej diody prostowniczej.

Aby uzyskać optymalną ocenę mosfetu, najpierw musimy obliczyć szczytowe napięcie zbiorcze w odniesieniu do maksymalnej wartości RMS napięcia, która w naszym przypadku wynosi 265 V AC na wejściu. Dlatego mamy:

Ze względu na prostotę i opłacalność, do tego prototypu obwodu smps 12 V 2 A wybrano mosfet IRFB9N65A o napięciu 650 V.

Jeśli weźmiemy pod uwagę maksymalne naprężenie napięciowe na dren mosfetu na około 80% jego specyfikacji i przyjmując 30% jako dopuszczalny skok napięcia z maksymalnego zbiorczego zasilania wejściowego, można oczekiwać, że wypadkowe odbite napięcie wyjściowe będzie niższe niż 130 V, wyrażone następującym równaniem:

Dlatego dla wyjścia 12 V maksymalny współczynnik zwojów transformatora pierwotnego / wtórnego lub NPS można obliczyć zgodnie z następującym równaniem:

W naszym projekcie uwzględniono współczynnik skrętu Nps = 10.

Uzwojenie to musi być obliczone w taki sposób, aby było w stanie wytworzyć napięcie, które może być nieco wyższe niż minimalna specyfikacja Vcc układu scalonego, tak aby układ scalony był w stanie pracować w optymalnych warunkach i utrzymywać stabilność w całym obwodzie.

Uzwojenie pomocnicze Npa można obliczyć w następujący sposób:

Uzwojenie pomocnicze w transformatorze służy do polaryzacji i dostarczania zasilania roboczego do układu scalonego.

Teraz dla diody wyjściowej napięcie na niej może być równoważne napięciu wyjściowemu i odbitemu zasilaniu wejściowemu, jak podano poniżej:

Aby przeciwdziałać skokom napięcia spowodowanym zjawiskiem „dzwonienia”, uznano za niezbędną diodę Schottky'ego o napięciu blokującym 60 V lub wyższym i zastosowano ją w tej konstrukcji.

Również w celu uniknięcia współczynnika skoków prądu wysokiego napięcia został zaprojektowany konwerter flyback do pracy w trybie ciągłego przewodzenia (CCM).

Obliczanie maksymalnego cyklu pracy:

Jak omówiono w powyższym akapicie, po obliczeniu NPS transformatora wymagany maksymalny cykl roboczy Dmax można obliczyć za pomocą funkcji transferu przypisanej dla przetworników opartych na CCM, szczegóły można zobaczyć poniżej:

Indukcyjność transformatora i prąd szczytowy

W omawianym przez nas obwodzie SMPS 12 V i 2 A indukcyjność magnesującą transformatora Lp określono zgodnie z parametrami CCM. W tym przykładzie indukcyjność została dobrana tak, aby konwerter mógł dostać się do strefy roboczej CCM z około 10% obciążeniem i przy użyciu minimalnego napięcia masowego, aby utrzymać tętnienie wyjściowe na najniższym poziomie.

Aby uzyskać więcej informacji na temat różnych specyfikacji technicznych i wzorów, zapoznaj się z oryginalny arkusz danych tutaj




Poprzedni: Regulowany obwód zasilania 0-40 V - samouczek budowy Dalej: Sondy antykorozyjne do kontrolera poziomu wody