12V 1A SMPS Güc Təchizatı Dövrə Dizaynı: 4 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Hey, uşaqlar!

Hər bir elektron cihaz və ya məhsulun işləməsi üçün etibarlı bir enerji təchizatı vahidi (PSU) lazımdır. Evimizdəki demək olar ki, bütün qurğular, məsələn, TV, Yazıcı, Musiqi Pleyeri və s., AC şəbəkə gərginliyini işləmələri üçün uyğun bir DC gərginliyinə çevirən bir enerji təchizatı qurğusundan ibarətdir. Ən çox istifadə olunan enerji təchizatı dövrəsi SMPS -dir (Switching Mode Power Supply), bu tip sxemləri 12V adapterinizdə və ya Mobil/Laptop şarj cihazınızda asanlıqla tapa bilərsiniz. Bu təlimatda, AC şəbəkə gücünü maksimum 1.25A cərəyanı ilə 12V DC -ə çevirəcək 12v SMPS dövrəsinin necə qurulacağını öyrənəcəyik. Bu dövrə kiçik yükləri gücləndirmək üçün istifadə edilə bilər və ya qurğuşun-turşu və lityum batareyaları doldurmaq üçün bir şarj cihazına uyğunlaşdırıla bilər. Bu 12v 15watt güc təchizatı dövrəsi ehtiyacınıza uyğun gəlmirsə, müxtəlif reytinqlərə malik müxtəlif enerji təchizatı dövrələrini yoxlaya bilərsiniz.

Addım 1: 12v SMPS dövrəsi - Dizayn mülahizələri

Hər hansı bir enerji təchizatı dizaynına başlamazdan əvvəl, enerji təchizatımızın istifadə ediləcəyi mühitə əsaslanaraq tələb analizi aparılmalıdır. Müxtəlif növ enerji təchizatı fərqli mühitlərdə və xüsusi giriş-çıxış sərhədləri ilə işləyir.

Giriş spesifikasiyası:

Girişdən başlayaq. Giriş təchizatı gərginliyi, SMPS tərəfindən istifadə ediləcək və yükü qidalandırmaq üçün faydalı bir dəyərə çevriləcək ilk şeydir. Bu dizayn AC-DC çevrilməsi üçün göstərildiyi üçün giriş Alternativ cərəyan (AC) olacaq. Hindistan üçün AC giriş 220-230 volt, ABŞ üçün 110 volt olaraq qiymətləndirilir. Fərqli gərginlik səviyyələrindən istifadə edən başqa millətlər də var. Ümumiyyətlə, SMPS universal giriş gərginliyi aralığı ilə işləyir. Bu o deməkdir ki, giriş gərginliyi 85V -dən 265V -ə qədər dəyişə bilər. SMPS hər hansı bir ölkədə istifadə edilə bilər və gərginlik 85-265V AC arasında olduqda tam yükün sabit bir çıxışını təmin edə bilər. SMPS də normal olaraq 50Hz və 60Hz tezliyi altında işləməlidir. İstənilən ölkədə telefon və noutbuk şarj cihazlarımızdan istifadə etməyimizin səbəbi budur.

Çıxış spesifikasiyası:

Çıxış tərəfində bir neçə yük müqavimətlidir, bir neçəsi induktivdir. Yükdən asılı olaraq SMPS quruluşu fərqli ola bilər. Bu SMPS üçün yük müqavimətli yük kimi qəbul edilir. Ancaq müqavimət yükü kimi bir şey yoxdur, hər yük ən azından bir qədər endüktans və tutumdan ibarətdir; burada yükün endüktans və kapasitansının əhəmiyyətsiz olduğu güman edilir.

Bir SMPS -in çıxış spesifikasiyası Yükdən çox asılıdır, məsələn, bütün iş şəraitində yükə nə qədər gərginlik və cərəyan lazım olacaq. Bu layihə üçün SMPS 15W çıxışı təmin edə bilər. 12V və 1.25A -dır. Məqsədli çıxış dalğalanması 20000 Hz bant genişliyində 30mV pk-pk olaraq seçilir.

Addım 2: Güc İdarəetmə IC -nin seçilməsi

Hər bir SMPS dövrəsi, IC və ya SMPS IC və ya Drier IC kimi də tanınan bir Power Management IC tələb edir. Dizaynımıza uyğun ideal Power Management IC seçmək üçün dizayn mülahizələrini ümumiləşdirək. Dizayn tələblərimiz bunlardır:

1. 15W çıxış. Tam yükdə 30mV-dən az pk-pk dalğalanması ilə 12V 1.25A.
2. Universal giriş reytinqi.
3. Giriş dalğalanmasının qorunması.
4. Çıxış qısa qapanması, həddindən artıq gərginlik və həddindən artıq cərəyan qorunması.
5. Daimi gərginlik əməliyyatları.

Yuxarıdakı tələblər arasından seçim etmək üçün geniş bir IC var, amma bu layihə üçün Power inteqrasiyasını seçdik. Güc inteqrasiyası, müxtəlif güc çıxış diapazonlarında geniş çeşidli güc sürücüsü IC-lərinə sahib olan yarı iletken bir şirkətdir. Tələblərə və mövcudluğa əsaslanaraq, kiçik keçid II ailələrindən TNY268PN istifadə etməyə qərar verdik.

Yuxarıdakı görüntüdə maksimum 15W güc göstərilir. Bununla birlikdə, SMPS -ni açıq çərçivədə və universal giriş reytinqi üçün edəcəyik. Belə bir seqmentdə TNY268PN 15W çıxışı təmin edə bilər. Pin diaqramına baxaq.

Addım 3: 12V SMPS Dövrə Şeması və İzahı

Prototip hissəsini düzəltməyə başlamazdan əvvəl, 12v SMPS sxemini və işini araşdıraq. Dövrə aşağıdakı bölmələrdən ibarətdir:

1. Giriş dalğalanması və SMPS nasazlığının qorunması
2. AC-DC çevrilməsi
3. PI filtri
4. Sürücü dövrəsi və ya keçid dövrəsi
5. Aşağı gərginlikli kilidləmə qorunması.
6. Kelepçe dövrəsi
7. Maqnit və galvanik izolyasiya
8. EMI filtri
9. İkinci Düzəldici və qıvrımlı dövrə
10. Filtr Bölməsi

Giriş dalğalanması və SMPS nasazlığının qorunması

Bu bölmə iki komponentdən ibarətdir, F1 və RV1. F1 1A 250VAC yavaş zərbəli qoruyucudur, RV1 isə 7mm 275V MOV (Metal Oksid Varistoru). Yüksək gərginlik dalğalanması zamanı (275VAC -dan çox), MOV qısa müddətdə öldü və giriş Sigortasını vurdu. Bununla birlikdə, yavaş zərbə xüsusiyyəti sayəsində, sigorta SMPS vasitəsilə axan axına davamlıdır.

AC-DC çevrilməsi

Bu bölmə diod körpüsü tərəfindən idarə olunur. Bu dörd diod (DB107 içərisində) tam bir körpü düzəldici edir. Diodlar 1N4006 -dır, lakin standart 1N4007 işi mükəmməl edə bilər. Bu layihədə bu dörd diod, tam bir körpü düzəldici DB107 ilə əvəz edilmişdir.

PI filtri

Fərqli dövlətlərin fərqli EMI rədd standartları var. Bu dizayn EN61000-Class 3 standartını təsdiqləyir və PI filtri ümumi rejim EMI rəddini azaltmaq üçün dizayn edilmişdir. Bu bölmə C1, C2 və L1 istifadə edərək yaradılmışdır. C1 və C2 400V 18uF kondansatörlerdir. Bu tək bir dəyərdir, buna görə bu tətbiq üçün 22uF 400V seçilir. L1, hər ikisini də ləğv etmək üçün diferensial EMI siqnalı alan ümumi bir rejim boğazıdır.

Sürücü dövrə və ya keçid dövrəsi

Bir SMPS -in ürəyidir. Transformatorun əsas tərəfi TNY268PN keçid dövrəsi ilə idarə olunur. Keçid tezliyi 120-132 kHz-dir. Bu yüksək keçid tezliyi sayəsində daha kiçik transformatorlardan istifadə edilə bilər. Keçid dövrəsi iki komponentdən ibarətdir: U1 və C3. U1, IC TNY268PN -in əsas sürücüsüdür. C3, sürücümüz IC -nin işləməsi üçün lazım olan bypass kondansatörüdür.

Aşağı gərginlikli kilidləmə qorunması

Aşağı gərginlikli kilidləmə qorunması R1 və R2 hiss rezistorları tərəfindən həyata keçirilir. SMPS avtomatik yenidən başlatma rejiminə keçdikdə və xəttin gərginliyini hiss etdikdə istifadə olunur.

Kelepçe dövrəsi

D1 və D2 sıxac dövrəsidir. D1 TVS diodudur və D2 ultra sürətli bir bərpa diodudur. Transformator, IC TNY268PN güc sürücüsündə böyük bir endüktör rolunu oynayır. Buna görə söndürmə dövrü zamanı transformator sızma endüktansına görə yüksək gərginlik sıçrayışları yaradır. Bu yüksək tezlikli gərginlik sıçrayışları transformatorun üzərindəki diod qısqacları tərəfindən bastırılır. UF4007, ultra sürətli bərpa səbəbiylə və TVS əməliyyatı üçün P6KE200A seçildi.

Maqnit və galvanik izolyasiya

Transformator bir ferromaqnit transformatorudur və nəinki yüksək gərginlikli AC -ni aşağı gərginliyə çevirir, həm də galvanik izolyasiya təmin edir.

EMI filtri

EMI filtrasiyası C4 kondansatörü ilə aparılır. Yüksək EMI müdaxiləsini azaltmaq üçün dövrə toxunulmazlığını artırır.

İkinci Düzəldici və Snubber dövrəsi

Transformatordan çıxış düzəldilir və Schottky doğrultucu diod olan D6 istifadə edərək DC -yə çevrilir. D6 üzərindəki snubber dövrəsi keçid əməliyyatları zamanı keçici gərginliyin qarşısını alır. Snubber dövrəsi bir rezistordan və bir kondansatördən ibarətdir, R3 və C5.

Filtr Bölməsi

Filtr bölməsi C6 filtr kondansatöründən ibarətdir. Daha yaxşı dalğalanma rədd edilməsi üçün aşağı ESR kondansatördür. Ayrıca, L2 və C7 istifadə edən bir LC filtri, çıxış boyunca daha yaxşı dalğalanma rəddini təmin edir.

Addım 4: PCB istehsalı

İstənilən proqramla PCB Şematikini çəkə və seçdiyiniz bir PCB İstehsalçısına göndərə bilərsiniz. Hazır bir Gerberim var, paylaşa bilərəm.

LIONCIRCUITS-i tövsiyə edərdim, çünki bizim kimi DIY həvəskarları üçün yaxşı olan prototiplər üçün aşağı qiymətli istehsal xidmətinə malikdirlər. Gerber sənədlərinizi yükləyə və onlayn sifariş verə biləcəyiniz avtomatik bir onlayn platforma sahibdirlər. Hindistan daxilində çatdırılma pulsuzdur.