12V 1A SMPS quvvat manbai sxemasi dizayni: 4 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Ey yigitlar!

Har bir elektron qurilma yoki mahsulot uni ishlatish uchun ishonchli quvvat manbai (PSU) ni talab qiladi. Bizning uyimizdagi deyarli barcha qurilmalar, masalan, televizor, printer, musiqa pleyeri va boshqalar, unga o'rnatilgan quvvat manbaidan iborat bo'lib, ular o'zgaruvchan tok kuchlanishini mos keladigan doimiy kuchlanish darajasiga o'zgartiradi. Quvvat manbai sxemasining eng ko'p ishlatiladigan turi - SMPS (Kommutatsiya rejimining quvvat manbai), siz 12V adapterda yoki mobil/noutbuk zaryadlovchisida bunday sxemalarni osongina topishingiz mumkin. Ushbu qo'llanmada biz AC tok kuchini 12V DC ga maksimal oqim tezligi 1,25A bo'lgan 12V SMPS sxemasini qurishni o'rganamiz. Bu sxema kichik yuklarni quvvatlantirish uchun ishlatilishi mumkin yoki hatto qo'rg'oshin-kislotali va lityum batareyalarni zaryad qilish uchun zaryadlovchiga moslashtirilishi mumkin. Agar 12V 15Vt quvvat manbai sizning talabingizga mos kelmasa, siz turli baholarga ega bo'lgan har xil quvvat manbaini tekshirishingiz mumkin.

1 -qadam: 12V SMPS sxemasi - dizayn masalalari

Har qanday elektr ta'minoti dizaynini boshlashdan oldin, biz elektr ta'minoti ishlatiladigan muhitga qarab talablarni tahlil qilishimiz kerak. Har xil turdagi elektr ta'minoti har xil muhitda va kirish-chiqish chegaralarida ishlaydi.

Kirish spetsifikatsiyasi:

Kirishni boshlaylik. Kirish besleme zo'riqishida SMPS foydalanadigan va yukni oziqlantirish uchun foydali qiymatga aylanadigan birinchi narsa. Ushbu dizayn AC-DC konvertatsiyasi uchun ko'rsatilgandek, kirish o'zgaruvchan tok (AC) bo'ladi. Hindiston uchun AC o'zgaruvchan 220-230 voltsli, AQSh uchun 110 voltli. Har xil kuchlanish darajasidan foydalanadigan boshqa xalqlar ham bor. Odatda SMPS universal kirish voltaj diapazoni bilan ishlaydi. Bu shuni anglatadiki, kirish voltaji 85 V dan 265 V gacha o'zgarishi mumkin. SMPS har qanday mamlakatda ishlatilishi mumkin va agar kuchlanish 85-265V AC bo'lsa, to'liq yukning barqaror chiqishi ta'minlanishi mumkin. SMPS 50Hz va 60Hz chastotasida ham normal ishlashi kerak. Bu biz telefon va noutbuk zaryadlovchilaridan har qanday mamlakatda foydalanish imkoniyatiga ega bo'lishining sababi.

Chiqish spetsifikatsiyasi:

Chiqish tomonida ozgina yuklar rezistiv, ozgina induktiv. Yukga qarab SMPS qurilishi boshqacha bo'lishi mumkin. Bu SMPS uchun yuk qarshilik yuk sifatida qabul qilinadi. Biroq, qarshilik yukiga o'xshash narsa yo'q, har bir yuk hech bo'lmaganda biron bir indüktans va sig'imdan iborat; bu erda yukning induktivligi va sig'imi ahamiyatsiz deb taxmin qilinadi.

SMPS -ning chiqish spetsifikatsiyasi yukga juda bog'liq, masalan, barcha ish sharoitida yuk uchun qancha kuchlanish va oqim kerak bo'ladi. Ushbu loyiha uchun SMPS 15W quvvat bilan ta'minlay oladi. Bu 12V va 1.25A. Maqsadli chiqish to'lqinlari 20000 Gts tarmoqli kengligida 30 mV pk-pk dan kam tanlanadi.

2 -qadam: Quvvatni boshqarish IC ni tanlash

Har bir SMPS sxemasi IC yoki SMPS IC yoki Drier IC -ni almashtirish deb nomlanadigan quvvatni boshqarish IC -ni talab qiladi. Dizaynga mos keladigan ideal Power Management IC ni tanlash uchun dizayndagi fikrlarni umumlashtiramiz. Bizning dizayn talablarimiz:

1. 15 Vt quvvatga ega. 12V 1.25A to'liq yuk ostida 30 mV dan kam pk-pk to'lqinli.
2. Universal kirish reytingi.
3. Kirish kuchlanishidan himoya.
4. Chiqish qisqa tutashuvi, haddan tashqari kuchlanish va ortiqcha oqimdan himoyalanish.
5. Doimiy kuchlanish operatsiyalari.

Yuqoridagi talablardan IClarni tanlash uchun keng imkoniyatlar mavjud, lekin bu loyiha uchun biz Power integratsiyasini tanladik. Quvvat integratsiyasi-bu yarimo'tkazgichli kompaniya bo'lib, u har xil quvvatli chiqish diapazonlarida quvvat drayverlari IC-larining keng assortimentiga ega. Talablar va mavjudlikdan kelib chiqib, biz TNY268PN -ni kichik kalitli II oilalardan foydalanishga qaror qildik.

Yuqoridagi rasmda maksimal quvvat 15 Vt ko'rsatilgan. Biroq, biz SMPSni ochiq ramkada va universal kirish reytingi uchun qilamiz. Bunday segmentda TNY268PN 15 Vt quvvat bilan ta'minlay oladi. Keling, pin diagrammasini ko'rib chiqaylik.

3 -qadam: 12V SMPS sxemasi va tushuntirish

To'g'ridan -to'g'ri prototip qismini yaratishga kirishdan oldin, keling, 12v SMPS sxemasi va uning ishlashini ko'rib chiqaylik. Zanjirda quyidagi bo'limlar mavjud:

1. Kirish tezligi va SMPS xatolarini himoya qilish
2. AC-DC konvertatsiyasi
3. PI filtri
4. Haydovchi sxemasi yoki o'tish davri
5. Past kuchlanishli blokirovka himoyasi.
6. Qisqartirish davri
7. Magnit va galvanik izolyatsiya
8. EMI filtri
9. Ikkilamchi rektifikator va snubber davri
10. Filtrlar bo'limi

Kirish tezligi va SMPS xatolarini himoya qilish

Bu bo'lim ikkita komponentdan iborat, F1 va RV1. F1 - 1A 250VAC sekin zarba sug'urtasi, RV1 - 7 mm 275V MOV (metall oksidi varistori). Yuqori kuchlanishli kuchlanish (275VAC dan yuqori) paytida, MOV o'chib qoldi va sug'urta kirishini urdi. Biroq, sekin zarba xususiyati tufayli, sug'urta SMPS orqali kirish oqimiga bardosh beradi.

AC-DC konvertatsiyasi

Bu qism diodli ko'prik tomonidan boshqariladi. Bu to'rtta diod (DB107 ichida) to'liq ko'prikni to'g'rilash moslamasini yaratadi. Diodlar 1N4006, lekin standart 1N4007 bu vazifani a'lo darajada bajara oladi. Ushbu loyihada, bu to'rtta diod to'liq ko'prikli rektifikator DB107 bilan almashtiriladi.

PI filtri

Turli shtatlar EMIni rad etishning turli standartlariga ega. Ushbu dizayn EN61000-sinf 3 standartini tasdiqlaydi va PI filtri umumiy rejimdagi EMI rad etishini kamaytirish uchun mo'ljallangan. Ushbu bo'lim C1, C2 va L1 yordamida yaratilgan. C1 va C2 - 400V 18uF kondansatörler. Bu g'alati qiymat, shuning uchun ushbu dastur uchun 22uF 400V tanlangan. L1 - bu ikkalasini ham bekor qilish uchun differentsial EMI signalini oladigan oddiy rejim.

Haydovchi sxemasi yoki o'tish davri

Bu SMPSning yuragi. Transformatorning asosiy tomoni TNY268PN kommutatsiya sxemasi bilan boshqariladi. Kommutatsiya chastotasi 120-132 kHz. Ushbu yuqori o'tish chastotasi tufayli kichikroq transformatorlardan foydalanish mumkin. Kommutatsiya sxemasi ikkita komponentdan iborat: U1 va C3. U1 IC TNY268PN asosiy haydovchi hisoblanadi. C3 - haydovchimiz IC ishlashi uchun zarur bo'lgan bypass kondansatörü.

Past kuchlanishli blokirovka himoyasi

Past kuchlanishli qulflash himoyasi R1 va R2 sezgichli rezistorlar yordamida amalga oshiriladi. Bu SMPS avtomatik qayta ishga tushirish rejimiga o'tganda va chiziq kuchlanishini sezganda ishlatiladi.

Qisqartirish davri

D1 va D2 - qisqich davri. D1-bu TVS diodi va D2-juda tez tiklanadigan diod. Transformator IC TNY268PN quvvat drayverida ulkan induktor vazifasini bajaradi. Shuning uchun, o'chirish tsikli paytida transformator oqish induktivligi tufayli yuqori kuchlanishli burilishlarni hosil qiladi. Ushbu yuqori chastotali kuchlanishlar transformator bo'ylab diodli qisqich yordamida bostiriladi. UF4007 ultra tez tiklanish tufayli tanlangan va TVS ishlashi uchun P6KE200A tanlangan.

Magnit va galvanik izolyatsiya

Transformator ferromagnit transformator bo'lib, u yuqori voltli ACni past kuchlanishli AC ga aylantiribgina qolmay, galvanik izolyatsiyani ham ta'minlaydi.

EMI filtri

EMI filtrlash C4 kondansatörü tomonidan amalga oshiriladi. Bu yuqori EMI aralashuvini kamaytirish uchun elektronning immunitetini oshiradi.

Ikkilamchi rektifikator va snubber sxemasi

Transformatordan chiqish to'g'rilanadi va D6 yordamida Schottky rektifikatorli diod yordamida shaharga aylanadi. D6 bo'ylab snubber davri, kommutatsiya operatsiyalari paytida, vaqtinchalik kuchlanishning bostirilishini ta'minlaydi. Snubber davri bitta qarshilik va bitta kondansatör R3 va C5 dan iborat.

Filtrlar bo'limi

Filtr bo'limi C6 filtrli kondansatörden iborat. Dalgalanishni yaxshiroq rad etish uchun bu past ESR kondansatkichidir. Bundan tashqari, L2 va C7 dan foydalanadigan LC filtri chiqishda to'lqinlarning yaxshiroq rad etilishini ta'minlaydi.

4 -qadam: PCB ishlab chiqarish

Siz har qanday dasturiy ta'minot yordamida PCB sxemasini chizishingiz va o'zingiz tanlagan PCB ishlab chiqaruvchisiga yuborishingiz mumkin. Menda Gerber tayyor, men uni baham ko'raman.

Men LIONCIRCUITS ni tavsiya qilardim, chunki ular prototiplarni arzon narxda ishlab chiqarish xizmatiga ega, bu biz kabi DIY ixlosmandlari uchun juda yaxshi. Ularda avtomatlashtirilgan onlayn -platforma mavjud bo'lib, unda siz Gerber fayllarini yuklashingiz va onlayn buyurtma berishingiz mumkin. Hindiston bo'ylab etkazib berish bepul.