12V 1A SMPS kragtoevoer ontwerp: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hallo ouens!

Elke elektroniese toestel of produk benodig 'n betroubare kragtoevoer (PSU) om dit te bedryf. Byna alle toestelle in ons huis, soos TV, drukker, musiekspeler, ensovoorts bestaan uit 'n ingeboude kragtoevoer wat die wisselspanning omskakel na 'n geskikte gelykstroomspanning om te werk. Die mees algemene tipe kragtoevoer is die SMPS (Switching Mode Power Supply); u kan hierdie tipe stroombane maklik in u 12V -adapter of mobiele/skootrekenaarlaaier vind. In hierdie tutoriaal leer ons hoe u 'n 12V SMPS -stroombaan bou wat 'n wisselstroomkrag na 12V DC omskakel met 'n maksimum stroom van 1,25A. Hierdie kring kan gebruik word om klein vragte aan te dryf of selfs in 'n laaier aangepas word om lood- en litiumbatterye op te laai. As hierdie 12v 15watt kragtoevoerstroomkring nie aan u vereiste voldoen nie, kan u die verskillende kragtoevoer met verskillende graderings nagaan.

Stap 1: 12v SMPS -stroombaan - ontwerpoorwegings

Voordat u met enige vorm van kragvoorsiening gaan, moet die behoefte -analise gedoen word op grond van die omgewing waarin ons kragvoorsiening gebruik sal word. Verskillende soorte kragtoevoer werk in verskillende omgewings en met spesifieke inset-uitsetgrense.

Invoerspesifikasie:

Kom ons begin met die insette. 'N Ingangsvoedingspanning is die eerste ding wat die SMPS sal gebruik en sal omskep word in 'n nuttige waarde om die vrag te voed. Aangesien hierdie ontwerp gespesifiseer is vir AC-DC-omskakeling, sal die inset Wisselstroom (AC) wees. Vir Indië is die ingang AC beskikbaar in 220-230 volt, in die VSA is dit 110 volt. Daar is ook ander lande wat verskillende spanningsvlakke gebruik. Oor die algemeen werk SMPS met 'n universele ingangsspanningsreeks. Dit beteken dat die ingangsspanning kan verskil van die 85V AC tot 265V AC. SMPS kan in enige land gebruik word en kan 'n stabiele volspanning lewer as die spanning tussen 85-265V AC is. Die SMPS behoort ook normaalweg onder die frekwensie van 50Hz en 60Hz te funksioneer. Dit is die rede waarom ons ons telefoon- en skootrekenaars in enige land kan gebruik.

Uitset spesifikasie:

Aan die uitsetkant is min vragte weerstandbiedend, min is induktief. Afhangende van die las kan die konstruksie van 'n SMPS anders wees. Vir hierdie SMPS word die las aanvaar as 'n weerstandsbelasting. Daar is egter niks soos 'n weerstandsbelasting nie; elke las bestaan uit ten minste 'n mate van induktansie en kapasitansie; hier word aanvaar dat die induktansie en kapasitansie van die las weglaatbaar is.

Die uitsetspesifikasie van 'n SMPS is baie afhanklik van die las, soos hoeveel spanning en stroom benodig word vir las onder alle bedryfstoestande. Vir hierdie projek kan die SMPS 15W -uitset lewer. Dit is 12V en 1.25A. Die doeluitset-rimpel word gekies as minder as die 30mV pk-pk by 20000 Hz bandwydte.

Stap 2: Keuse van die Power Management IC

Elke SMPS -kring benodig 'n Power Management IC, ook bekend as switch IC of SMPS IC of Drier IC. Kom ons vat die ontwerpoorwegings saam om die ideale Power Management IC te kies wat geskik is vir ons ontwerp. Ons ontwerpvereistes is:

1. 15W uitset. 12V 1.25A met minder as 30mV pk-pk rimpel by volle las.
2. Universele insetgradering.
3. Input oorstromingsbeskerming.
4. Uitgang kortsluiting, oorspanning en oorstroom beskerming.
5. Konstante spanningsbedrywighede.

Uit die bogenoemde vereistes is daar 'n wye verskeidenheid IC's om uit te kies, maar vir hierdie projek het ons Power -integrasie gekies. Kragintegrasie is 'n halfgeleieronderneming met 'n wye reeks kragbestuurder-IC's in verskillende kragopbrengste. Op grond van die vereistes en beskikbaarheid, het ons besluit om die TNY268PN van klein switch II -gesinne te gebruik.

In die prent hierbo word die maksimum krag van 15W getoon. Ons maak egter die SMPS in die oop raam en vir die universele insetgradering. In so 'n segment kan TNY268PN 15W -uitset lewer. Kom ons kyk na die speldiagram.

Stap 3: 12V SMPS -stroomdiagram en uitleg

Laat ons eers die 12V SMPS -stroomdiagram en die werking daarvan ondersoek voordat ons die prototipe deel bou. Die kring het die volgende afdelings:

1. Inputstoot en SMPS -foutbeskerming
2. AC-DC omskakeling
3. PI filter
4. Bestuurderbane of skakelkring
5. Beskerming teen onderspanning.
6. Klembaan
7. Magnetiese en galvaniese isolasie
8. EMI filter
9. Sekondêre gelykrigter en snubber kring
10. Filter afdeling

Inputstoot en SMPS -foutbeskerming

Hierdie afdeling bestaan uit twee komponente, F1 en RV1. F1 is 'n 1A 250VAC stadige blaasversekering en RV1 is 'n 7 mm 275V MOV (Metal Oxide Varistor). Tydens 'n hoogspanning (meer as 275VAC) het die MOV kortgekom en die ingang van die lont blaas. As gevolg van die stadige blaasfunksie, weerstaan die lont egter inschakelstroom deur die SMPS.

AC-DC omskakeling

Hierdie gedeelte word beheer deur die diodebrug. Hierdie vier diodes (binne DB107) maak 'n volledige brug gelykrigter. Die diodes is 1N4006, maar standaard 1N4007 kan die werk perfek doen. In hierdie projek word hierdie vier diodes vervang met 'n volledige brug gelykrigter DB107.

PI filter

Verskillende state het verskillende EMI -verwerpingstandaarde. Hierdie ontwerp bevestig die EN61000-klas 3-standaard en die PI-filter is so ontwerp om die gewone EMI-verwerping te verminder. Hierdie afdeling word geskep met behulp van C1, C2 en L1. C1 en C2 is 400V 18uF kapasitors. Dit is 'n vreemde waarde, sodat 22uF 400V vir hierdie toepassing gekies word. Die L1 is 'n gewone choke wat 'n differensiële EMI -sein neem om albei te kanselleer.

Bestuurderbane of skakelkring

Dit is die hart van 'n SMPS. Die transformator se primêre sy word beheer deur die skakelkring TNY268PN. Die skakelfrekwensie is 120-132khz. As gevolg van hierdie hoë skakelfrekwensie, kan kleiner transformators gebruik word. Die skakelkring het twee komponente, U1 en die C3. U1 is die hoofbestuurder van IC TNY268PN. Die C3 is die bypass -kondensator wat nodig is vir die werking van ons bestuurders -IC.

Beskerming teen onderspanning

Onderspanningsbeveiliging word gedoen deur die sensorweerstand R1 en R2. Dit word gebruik wanneer die SMPS in die outomatiese herbeginmodus gaan en die lynspanning waarneem.

Klembaan

D1 en D2 is die klembaan. D1 is die TVS-diode en D2 is 'n ultra-vinnige hersteldiode. Die transformator dien as 'n groot induktor oor die kragbestuurder IC TNY268PN. Daarom veroorsaak die transformator tydens die afskakel-siklus hoogspanningspieke as gevolg van die lekkingsinduktansie van die transformator. Hierdie hoëfrekwensie spanningspieke word onderdruk deur die diodeklem oor die transformator. UF4007 word gekies as gevolg van die ultra-vinnige herstel en P6KE200A word gekies vir die TVS-operasie.

Magnetiese en galvaniese isolasie

Die transformator is 'n ferromagnetiese transformator en dit skakel nie net die hoogspanning WS in 'n laespanning wisselstroom om nie, maar bied ook galvaniese isolasie.

EMI filter

EMI -filter word uitgevoer deur die C4 -kondensator. Dit verhoog die immuniteit van die stroombaan om die hoë EMI -interferensie te verminder.

Sekondêre gelykrigter en snubber kring

Die uitset van die transformator word gelykgestel en omgeskakel na DC met D6, 'n Schottky -gelykrigterdiode. Die snubber -stroombaan oor die D6 sorg vir die onderdrukking van die spanningsoorgang tydens skakelings. Die snubber -kring bestaan uit een weerstand en een kapasitor, R3 en C5.

Filter afdeling

Die filterafdeling bestaan uit 'n filterkapasitor C6. Dit is 'n lae ESR -kondensator vir beter rimpelverwerping. 'N LC -filter wat L2 en C7 gebruik, bied ook beter rimpelverwerping oor die uitset.

Stap 4: PCB -vervaardiging

U kan die PCB -skema met enige sagteware volgens u gemak teken en dit na 'n PCB -vervaardiger van u keuse stuur. Ek het 'n Gerber gereed, ek kan dit deel.

Ek sal LIONCIRCITS aanbeveel, aangesien hulle goedkoop vervaardigingsdiens vir prototipes het, wat baie goed is vir mense soos ons selfdoen-entoesiaste. Hulle het 'n outomatiese aanlynplatform waar u u Gerber -lêers kan oplaai en 'n aanlynbestelling kan plaas. Aflewering regoor Indië is gratis.