2 kompaktni SMPS krug od 12 V s pojačalom za LED upravljački program

U ovom članku sveobuhvatno raspravljamo o 2 jednostavnom SMPS krugu od 12 V s 2 pojačala pomoću IC UC2842. Proučavamo povratni dizajn od 2 amp procjenjujući različite formule, koje pružaju točne detalje o odabiru namota transformatora i specifikacije dijelova.

Dizajn # 1: Uvod

Prvi dizajn temelji se na svestranom IC VIPer53-E.

VIPer53-E je izgrađen s poboljšanim PWM regulatorom trenutnog načina rada koji ima visokonaponski MDMesh ™ Power MOSFET unutar istog paketa. VIPer53-E možete pronaći u nekoliko različitih paketa, DIP8 i PowerSO-10. Daska za mjerenje nesumnjivo je izvanmrežni izvor napajanja širokog raspona koji uključuje VIPer53-E dizajniran za sekundarnu regulaciju upravljanjem PWM kontrolerom putem optičkog uređaja. spojnica. Uklopna frekvencija je 100 kHz, a ukupna izlazna snaga je 24 W.

U nastavku je dato nekoliko glavnih karakteristika IC:

• SMPS napajanje za opću namjenu
• Kontrola trenutnog načina rada s uređajem za promjenjivo ograničenje
• Učinkovitost oko dobrih 75%
• Izlaz je zaštićen kratkim spojem i zaštitom od preopterećenja
• Prekomjerna temperatura također se kontrolira ugrađenom termičkom zaštitom od isključivanja
• Sukladan je EN55022 klasi B EMI specifikacijama i standardima Blue Angel.

Shema sklopa predloženog kruga od 12 V od 2 amp pomoću VIPer53-E može se vidjeti na donjoj prikazanoj slici:

PREUZMITE CIJELI POPIS PCB-A I DIJELOVA

Glavni radni uvjeti mogu se proučiti na sljedećoj slici:

Pojedinosti o transformatoru:

Pojedinosti namotaja feritnog transformatora za gornji SMPS krug mogu se analizirati prema podacima navedenim na sljedećoj slici:

Više informacija o VIPer53-E može se proučiti u ovom članku

Dizajn # 2: Uvod

Sljedeći dizajn temelji se na IC UC2842 tvrtke Texas Instruments , koji se također može koristiti za izgradnju visokokvalitetnog, čvrstog stanja, vrlo pouzdanog SMPS sklopa nominiranog na 12V i s trenutnim izlazom od 2 amp do 4 ampera.

Kompletna shema sklopa ovog dizajna može se osjetiti na sljedećoj slici:

Pokušajmo razumjeti funkcije i kritičnosti nekoliko glavnih komponenata koje se koriste u ovom SMPS krugu od 12 V od 2 pojačala:

Cin ulazni skupni kondenzator i minimalni skupni napon:

Prikazani skupni kondenzator Cin može se ugraditi paralelno s jednim ili nekoliko kondenzatora, moguće korištenjem induktora preko njih kako bi se eliminirala buka nastala zbog provođenja diferencijalnog načina rada. Vrijednost ovog kondenzatora određuje razinu minimalnog skupnog napona.

Ako se niža vrijednost Cin koristi za smanjenje minimalnog skupnog napona, to bi moglo rezultirati povišenom primarnom vršnom strujom preopterećenjem sklopnih MOS-ova i također transformatora.

Suprotno tome, zadržavanje veće vrijednosti moglo bi rezultirati većom vršnom strujom na MOSFET-u i trafo-u, što također nije prihvatljivo, stoga treba odabrati razumnu vrijednost kako je naznačeno na dijagramu.
To se može učiniti pomoću sljedeće formule:

Ovdje Vin (min) označava efektivnu vrijednost minimalnog ulaznog napona izmjenične struje koja iznosi oko 85 V efektivne vrijednosti.

fLINE (min) označava frekvenciju gornje efektivne vrijednosti za koju se može pretpostaviti da je 47Hz.

Pozivajući se na gornju jednadžbu, da bi se postigla minimalna vrijednost od 75V skupnog napona, pri 85% učinkovitosti, vrijednost Cin mora biti oko 126uF, za naš prototip 180uF je utvrđeno da je sasvim u redu.

Izračunavanje omjera okretaja Tansformera:

Za početak izračuna proračuna okretaja transformatora potrebno je utvrditi najpovoljniju frekvenciju uključivanja.

Iako je IC UC2842 specificiran da proizvodi maksimalnu frekvenciju od 500 kHz, s obzirom na sve izvedive parametre i parametre povezane s učinkovitošću, odlučeno je odabrati i postaviti uređaj na oko 110 kHz.

To je omogućilo da dizajn bude prilično dobro uravnotežen u pogledu veličine transformatora, dimenzije EMI filtra i da i dalje zadrži rad u okviru podnošljivih gubitaka.

Izraz Nps odnosi se na primarni transformator i to se može odrediti ovisno o ocjeni korištenog MOSFET-a vozača, zajedno s ocjenom specifikacija sekundarne ispravljačke diode.

Za optimalnu MOSFET ocjenu najprije moramo izračunati vršni napon mase prema referenci na maksimalnu vrijednost efektivnog napona koja je u našem slučaju 265V ulaznog izmjeničnog napona. Stoga imamo:

Radi jednostavnosti i isplativosti, za ovaj prototip kruga od 12 V od 2 amp odabran je mosfet IRFB9N65A s ocjenom 650 V.

Ako uzmemo u obzir da je maksimalni naponski napon na MOSFET odvodu oko 80% njegovih specifikacija i uzmemo li 30% kao dopušteni skok napona iz maksimalnog skupnog ulaznog napajanja, može se očekivati ​​da će rezultirajući odbijeni izlazni napon biti niži od 130V kao izraženo u sljedećoj jednadžbi:

Stoga se za izlaz 12V maksimalni omjer okretanja primarnog / sekundarnog transformatora ili NPS mogu izračunati kako je naznačeno u sljedećoj jednadžbi:

U naš dizajn ugrađen je omjer okreta Nps = 10.

Ovaj namot mora se izračunati na takav način da može stvoriti napon koji može biti malo veći od minimalne Vcc specifikacije IC, tako da IC može raditi u optimalnim uvjetima i stabilnost se održava u cijelom krugu.

Pomoćni namot Npa može se izračunati kako je prikazano u sljedećoj formuli:

Pomoćni namot u transformatoru koristi se za pristranost i osiguravanje pogonskog napajanja IC.

Sada za izlaznu diodu, naponski napon na njoj može biti ekvivalentan izlaznom naponu i reflektiranoj ulaznoj opskrbi, kako je navedeno u nastavku:

Kako bi se suprotstavio skokovima napona zbog pojave 'zvonjave', Schottky dioda s naponom blokiranja od 60 V ili većim smatrala se potrebnom i primijenjena u ovom dizajnu.

Da bi se izbjegao faktor visokog napona struje, ovo dizajniran je flyback pretvarač za rad s načinom kontinuiranog provođenja (CCM).

Izračunavanje maksimalnog radnog ciklusa:

Kao što je raspravljeno u gornjem odlomku, nakon što izračunamo NPS transformatora, potreban maksimalni radni ciklus Dmax može se izračunati pomoću funkcije prijenosa dodijeljene pretvaračima na temelju CCM-a, a detalji se mogu vidjeti u nastavku:

Induktivnost i vršna struja transformatora

U našem razmatranom krugu od 12 V od 2 amp SMPS induktivitet magnetiziranja transformatora Lp određen je prema CCM parametrima. U ovom primjeru induktivitet je odabran tako da pretvarač može ući u radnu zonu CCM-a s oko 10% opterećenja i koristeći minimalni skupni napon kako bi izlazno valovitost bilo što niže.

Za više detalja o raznim tehničkim specifikacijama i formulama možete proučiti izvorni podatkovni list ovdje