Dizajni i qarkut të furnizimit me energji 12V 1A SMPS: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Ckemi djema!

Çdo pajisje ose produkt elektronik kërkon një njësi të besueshme të furnizimit me energji (PSU) për ta përdorur atë. Pothuajse të gjitha pajisjet në shtëpinë tonë, si TV, Printer, Muzikues, etj. Përbëhen nga një njësi e furnizimit me energji të ndërtuar në të, e cila konverton tensionin e rrjetit AC në një nivel të përshtatshëm të tensionit DC për funksionimin e tyre. Lloji më i zakonshëm i qarkut të furnizimit me energji elektrike është SMPS (Furnizimi me energji i modalitetit të ndërrimit), këtë lloj qarqesh mund ta gjeni lehtësisht në përshtatësin tuaj 12V ose ngarkuesin celular/laptop. Në këtë tutorial, ne do të mësojmë se si të ndërtojmë një qark SMV 12v që do të konvertonte fuqinë e rrymës AC në 12V DC me një vlerësim aktual maksimal prej 1.25A. Ky qark mund të përdoret për të fuqizuar ngarkesa të vogla ose madje të përshtatet në një karikues për t'ju ngarkuar me bateri plumbi-acid dhe litium. Nëse ky qark furnizimi me energji 12v 15watt nuk përputhet me kërkesën tuaj, mund të kontrolloni qark të ndryshëm të furnizimit me energji me vlerësime të ndryshme.

Hapi 1: Qarku 12v SMPS - Konsideratat e Dizajnit

Para se të vazhdoni me çdo lloj projektimi të furnizimit me energji, analiza e kërkesave duhet të bëhet bazuar në mjedisin në të cilin do të përdoret furnizimi me energji elektrike. Lloje të ndryshme të furnizimit me energji funksionojnë në mjedise të ndryshme dhe me kufij të veçantë hyrje-dalje.

Specifikimi i hyrjes:

Le të fillojmë me hyrjen. Një tension i furnizimit me hyrje është gjëja e parë që do të përdoret nga SMPS dhe do të transformohet në një vlerë të dobishme për të ushqyer ngarkesën. Meqenëse ky dizajn është specifikuar për konvertimin AC-DC, hyrja do të jetë Rryma alternative (AC). Për Indinë, rryma hyrëse është e disponueshme në 220-230 volt, për SHBA vlerësohet për 110 volt. Ka edhe kombe të tjera që përdorin nivele të ndryshme të tensionit. Në përgjithësi, SMPS punon me një gamë universale të tensionit të hyrjes. Kjo do të thotë që tensioni i hyrjes mund të ndryshojë nga 85V AC në 265V AC. SMPS mund të përdoret në çdo vend dhe mund të sigurojë një dalje të qëndrueshme të ngarkesës së plotë nëse tensioni është midis 85-265V AC. SMPS gjithashtu duhet të funksionojë normalisht nën frekuencën 50Hz dhe 60Hz gjithashtu. Kjo është arsyeja pse ne jemi në gjendje të përdorim karikuesit e telefonit dhe laptopit tonë në çdo vend.

Specifikimi i daljes:

Nga ana e daljes, pak ngarkesa janë rezistente, disa janë induktive. Në varësi të ngarkesës, ndërtimi i një SMPS mund të jetë i ndryshëm. Për këtë SMPS ngarkesa supozohet si një ngarkesë rezistente. Sidoqoftë, nuk ka asgjë si një ngarkesë rezistente, secila ngarkesë përbëhet nga të paktën një sasi induktiviteti dhe kapaciteti; këtu supozohet se induktiviteti dhe kapaciteti i ngarkesës janë të papërfillshme.

Specifikimi i daljes së një SMPS varet shumë nga Ngarkesa, si sa tension dhe rrymë do të kërkohen nga ngarkesa në të gjitha kushtet e funksionimit. Për këtë projekt, SMPS mund të sigurojë dalje 15W. Isshtë 12V dhe 1.25A. Vala e synuar e prodhimit zgjidhet si më pak se 30mV pk-pk në gjerësinë e brezit 20000 Hz.

Hapi 2: Zgjedhja e IC të Menaxhimit të Energjisë

Çdo qark SMPS kërkon një IC të Menaxhimit të Energjisë i njohur gjithashtu si ndërrues IC ose SMPS IC ose Drier IC. Le të përmbledhim konsideratat e projektimit për të zgjedhur IC -në ideale të Menaxhimit të Energjisë që do të jetë e përshtatshme për dizajnin tonë. Kërkesat tona të Dizajnit janë:

1. Prodhimi 15W. 12V 1.25A me valëzim më pak se 30mV pk-pk në ngarkesë të plotë.
2. Vlerësimi i hyrjes universale.
3. Mbrojtje nga rritja e hyrjes.
4. Mbrojtja e qarkut të shkurtër, mbitensionit dhe mbitensionit.
5. Operacionet e tensionit të vazhdueshëm.

Nga kërkesat e mësipërme ka një gamë të gjerë të IC -ve për të zgjedhur, por për këtë projekt, ne kemi zgjedhur integrimin e energjisë. Integrimi i energjisë është një kompani gjysmëpërçuese që ka një gamë të gjerë të IC-ve të drejtuesve të energjisë në rangje të ndryshme të prodhimit të energjisë. Bazuar në kërkesat dhe disponueshmërinë, ne kemi vendosur të përdorim TNY268PN nga familjet e vogla të kalimit II.

Në imazhin e mësipërm, tregohet fuqia maksimale 15W. Sidoqoftë, ne do të bëjmë SMPS në kuadrin e hapur dhe për vlerësimin universal të hyrjes. Në një segment të tillë, TNY268PN mund të sigurojë dalje 15W. Le të shohim diagramin pin.

Hapi 3: Diagrami dhe Shpjegimi i Qarkut 12V SMPS

Para se të filloni drejtpërdrejt në ndërtimin e pjesës prototip, le të eksplorojmë diagramin e qarkut 12v SMPS dhe funksionimin e tij. Qarku ka seksionet e mëposhtme:

1. Rritja e hyrjes dhe mbrojtja nga defekti SMPS
2. Konvertimi AC-DC
3. Filtri PI
4. Qarku i shoferit ose Qarku i ndërrimit
5. Mbrojtje nga bllokimi nën tension.
6. Qark kapës
7. Magnetika dhe izolimi galvanik
8. Filtri EMI
9. Korrigjues sekondar dhe qark snubber
10. Seksioni i filtrit

Rritja e hyrjes dhe mbrojtja nga defekti SMPS

Ky seksion përbëhet nga dy përbërës, F1 dhe RV1. F1 është një siguresë me goditje të ngadaltë 1A 250VAC dhe RV1 është një MOV 7mm 275V (Varistor i oksidit metalik). Gjatë një rritje të tensionit të lartë (më shumë se 275VAC), MOV u bë e shkurtër dhe fryn siguresën hyrëse. Sidoqoftë, për shkak të funksionit të goditjes së ngadaltë, siguresa i reziston rrymës së goditjes përmes SMPS.

Konvertimi AC-DC

Ky seksion qeveriset nga ura e diodës. Këto katër dioda (brenda DB107) bëjnë një ndreqës të plotë të urës. Diodat janë 1N4006, por standardi 1N4007 mund ta bëjë punën në mënyrë perfekte. Në këtë projekt, këto katër dioda zëvendësohen me një ndreqës të plotë të urës DB107.

Filtri PI

Shtete të ndryshme kanë standarde të ndryshme të refuzimit të IKE -së. Ky dizajn konfirmon standardin EN61000-Class 3 dhe filtri PI është projektuar në atë mënyrë që të zvogëlojë refuzimin e EMI-së të zakonshëm. Ky seksion është krijuar duke përdorur C1, C2 dhe L1. C1 dhe C2 janë kondensatorë 400V 18uF. Shtë një vlerë tek, kështu që 22uF 400V është zgjedhur për këtë aplikacion. L1 është një mbytje e zakonshme që merr sinjal diferencial EMI për të anuluar të dyja.

Qarku i shoferit ose qarku i ndërrimit

Shtë zemra e një SMPS. Ana kryesore e transformatorit kontrollohet nga qarku i kalimit TNY268PN. Frekuenca e ndërrimit është 120-132khz. Për shkak të kësaj frekuence të lartë të ndërrimit, mund të përdoren transformatorë më të vegjël. Qarku i ndërrimit ka dy përbërës, U1 dhe C3. U1 është drejtuesi kryesor i IC TNY268PN. C3 është kondensatori i anashkalimit i cili është i nevojshëm për funksionimin e IC shoferit tonë.

Mbrojtje nga bllokimi nën tension

Mbrojtja nga bllokimi nën tension bëhet nga rezistenca shqisore R1 dhe R2. Përdoret kur SMPS kalon në modalitetin e rifillimit automatik dhe ndjen tensionin e linjës.

Qark kapës

D1 dhe D2 janë qark kapës. D1 është dioda TVS dhe D2 është një diodë shërimi ultra e shpejtë. Transformatori vepron si një induktor i madh në të gjithë drejtuesin e energjisë IC TNY268PN. Prandaj gjatë ndërprerjes së ciklit, transformatori krijon thumba të tensionit të lartë për shkak të induktancës së rrjedhjes së transformatorit. Këto goditje të tensionit me frekuencë të lartë shtypen nga kapësja e diodës në të gjithë transformatorin. UF4007 është zgjedhur për shkak të rimëkëmbjes ultra të shpejtë dhe P6KE200A është zgjedhur për funksionimin TVS.

Magnetika dhe izolimi galvanik

Transformatori është një transformator ferromagnetik dhe jo vetëm që konverton AC të tensionit të lartë në një AC të tensionit të ulët, por gjithashtu siguron izolim galvanik.

Filtri EMI

Filtrimi EMI bëhet nga kondensatori C4. Ajo rrit imunitetin e qarkut për të zvogëluar ndërhyrjen e lartë të EMI.

Ndreqës sekondar dhe qark Snubber

Dalja nga transformatori korrigjohet dhe konvertohet në DC duke përdorur D6, një diodë ndreqëse Schottky. Qarku snubber nëpër D6 siguron shtypjen e tensionit kalimtar gjatë operacioneve të ndërrimit. Qarku snubber përbëhet nga një rezistencë dhe një kondensator, R3 dhe C5.

Seksioni i filtrit

Seksioni i filtrit përbëhet nga një kondensator filtri C6. Ashtë një kondensator i ulët ESR për refuzimin më të mirë të valëzimit. Gjithashtu, një filtër LC duke përdorur L2 dhe C7 siguron refuzim më të mirë të valëzimit në të gjithë daljen.

Hapi 4: Prodhimi i PCB

Ju mund të vizatoni Skematikën e PCB -së me çdo softuer sipas dëshirës tuaj dhe t'ia dërgoni një Prodhuesi të PCB -ve sipas zgjedhjes suaj. Unë kam një Gerber gati, mund ta ndaj.

Unë do të rekomandoja LIONCIRCUITS pasi ato kanë shërbim prodhimi me kosto të ulët për prototipet që është vërtet i mirë për njerëzit si ne entuziastët DIY. Ata kanë një platformë të automatizuar në internet ku mund të ngarkoni skedarët tuaj Gerber dhe të bëni një porosi në internet. Transporti në të gjithë Indinë është falas.