Reka Bentuk Litar Bekalan Tenaga SMPS 12V 1A: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Hai kawan-kawan!

Setiap peranti atau produk Elektronik memerlukan unit bekalan kuasa (PSU) yang boleh dipercayai untuk mengendalikannya. Hampir semua peranti di rumah kita, seperti TV, Pencetak, Pemain Muzik, dan lain-lain terdiri daripada unit bekalan kuasa yang dibina di dalamnya yang menukar voltan utama AC ke tahap voltan DC yang sesuai untuk mereka beroperasi. Jenis litar bekalan kuasa yang paling biasa digunakan ialah SMPS (Switching Mode Power Supply), anda boleh mendapatkan litar jenis ini dengan mudah di dalam penyesuai 12V atau pengecas Mudah Alih / Laptop. Dalam tutorial ini, kita akan belajar bagaimana membina litar SMPS 12v yang akan menukar kuasa utama AC kepada 12V DC dengan nilai arus maksimum 1.25A. Litar ini dapat digunakan untuk menggerakkan beban kecil atau bahkan dapat disesuaikan dengan pengecas untuk mengecas bateri asid plumbum dan litium. Sekiranya litar bekalan kuasa 12v 15watt ini tidak memenuhi keperluan anda, anda boleh memeriksa pelbagai litar bekalan kuasa dengan penilaian yang berbeza.

Langkah 1: Litar SMPS 12v - Pertimbangan Reka Bentuk

Sebelum melakukan apa-apa jenis rancangan bekalan kuasa, analisis keperluan harus dilakukan berdasarkan lingkungan di mana bekalan Daya kita akan digunakan. Berbagai jenis bekalan kuasa berfungsi di persekitaran yang berbeza dan dengan had input-output tertentu.

Spesifikasi Input:

Mari mulakan dengan input. Voltan bekalan input adalah perkara pertama yang akan digunakan oleh SMPS dan akan diubah menjadi nilai berguna untuk memberi makan beban. Oleh kerana reka bentuk ini ditentukan untuk penukaran AC-DC, input akan menjadi arus bolak-balik (AC). Untuk India, input AC tersedia dalam 220-230 volt, untuk AS dinilai 110 volt. Terdapat juga negara lain yang menggunakan tahap voltan yang berbeza. Secara amnya, SMPS berfungsi dengan julat voltan input universal. Ini bermaksud voltan input boleh berbeza dari AC 85V hingga AC 265V. SMPS dapat digunakan di mana-mana negara dan dapat memberikan output beban penuh yang stabil jika voltan antara 85-265V AC. SMPS juga harus berfungsi normal di bawah frekuensi 50Hz dan 60Hz juga. Inilah sebab mengapa kami dapat menggunakan pengecas telefon dan komputer riba kami di mana-mana negara.

Spesifikasi Keluaran:

Di sisi keluaran, beberapa beban resistif, beberapa beban bersifat induktif. Bergantung pada beban, pembinaan SMPS boleh berbeza. Untuk SMPS ini beban dianggap sebagai beban resistif. Walau bagaimanapun, tidak ada beban resistif, setiap beban terdiri daripada sekurang-kurangnya sejumlah aruhan dan kapasitansi; di sini diandaikan bahawa induktansi dan kapasitansi beban diabaikan.

Spesifikasi output SMPS sangat bergantung pada Beban, seperti berapa banyak voltan dan arus yang diperlukan oleh beban dalam semua keadaan operasi. Untuk projek ini, SMPS dapat memberikan output 15W. Ia adalah 12V dan 1.25A. Riak output yang disasarkan dipilih sebagai kurang 30mV pk-pk pada lebar jalur 20000 Hz.

Langkah 2: Pemilihan IC Pengurusan Kuasa

Setiap litar SMPS memerlukan IC Pengurusan Daya yang juga dikenali sebagai IC beralih atau SMPS IC atau Drier IC. Mari kita simpulkan pertimbangan reka bentuk untuk memilih IC Pengurusan Kuasa yang sesuai untuk reka bentuk kami. Keperluan Reka Bentuk kami adalah:

1. Keluaran 15W. 12V 1.25A dengan riak pk-pk kurang dari 30mV pada beban penuh.
2. Peringkat input sejagat.
3. Perlindungan lonjakan input.
4. Litar pintas output, perlindungan voltan dan arus lebihan.
5. Operasi voltan berterusan.

Dari keperluan di atas terdapat banyak IC untuk dipilih, tetapi untuk projek ini, kami telah memilih integrasi Power. Power integrasi adalah syarikat semi-konduktor yang mempunyai pelbagai IC pemacu kuasa dalam pelbagai julat output kuasa. Berdasarkan keperluan dan ketersediaan, kami telah memutuskan untuk menggunakan TNY268PN dari keluarga suis II yang kecil.

Dalam gambar di atas, kuasa maksimum 15W ditunjukkan. Walau bagaimanapun, kami akan menjadikan SMPS dalam bingkai terbuka dan untuk penilaian input sejagat. Dalam segmen seperti itu, TNY268PN dapat memberikan output 15W. Mari lihat rajah pin.

Langkah 3: Gambarajah dan Penjelasan Litar SMPS 12V

Sebelum terus membina bahagian prototaip, mari kita terokai gambarajah litar SMPS 12v dan operasinya. Litar mempunyai bahagian berikut:

1. Lonjakan input dan perlindungan kesalahan SMPS
2. Penukaran AC-DC
3. Penapis PI
4. Litar pemandu atau litar Switching
5. Perlindungan penguncian bawah voltan.
6. Litar pengapit
7. Magnetics dan pengasingan galvanik
8. Penapis EMI
9. Rectifier Sekunder dan litar snubber
10. Bahagian Penapis

Lonjakan input dan perlindungan kesalahan SMPS

Bahagian ini terdiri daripada dua komponen, F1 dan RV1. F1 adalah sekering perlahan 1A 250VAC dan RV1 adalah MOV 7mm 275V (Metal Oxide Varistor). Semasa lonjakan voltan tinggi (lebih daripada 275VAC), MOV menjadi pendek dan meletupkan input Fuse. Walau bagaimanapun, kerana ciri hembusan perlahan, fius menahan arus masuk melalui SMPS.

Penukaran AC-DC

Bahagian ini ditadbir oleh jambatan dioda. Keempat-empat diod ini (di dalam DB107) membuat penerus jambatan penuh. Diodnya adalah 1N4006, tetapi 1N4007 standard dapat melakukan tugas dengan sempurna. Dalam projek ini, keempat-empat diod ini diganti dengan penerus jambatan penuh DB107.

Penapis PI

Negeri yang berbeza mempunyai standard penolakan EMI yang berbeza. Reka bentuk ini mengesahkan standard EN61000-Class 3 dan penapis PI direka sedemikian rupa untuk mengurangkan penolakan EMI mod biasa. Bahagian ini dibuat menggunakan C1, C2, dan L1. C1 dan C2 adalah kapasitor 400V 18uF. Ini adalah nilai ganjil sehingga 22uF 400V dipilih untuk aplikasi ini. L1 adalah choke mod biasa yang mengambil isyarat EMI pembezaan untuk membatalkan keduanya.

Litar pemacu atau litar pensuisan

Ini adalah nadi SMPS. Bahagian utama pengubah dikendalikan oleh litar pensuisan TNY268PN. Frekuensi pensuisan adalah 120-132khz. Oleh kerana frekuensi pensuisan tinggi ini, transformer yang lebih kecil dapat digunakan. Litar pensuisan mempunyai dua komponen, U1, dan C3. U1 adalah pemacu utama IC TNY268PN. C3 adalah kapasitor pintasan yang diperlukan untuk kerja IC pemandu kami.

Perlindungan penguncian voltan bawah

Perlindungan penguncian bawah voltan dilakukan oleh perintang rasa R1 dan R2. Ia digunakan ketika SMPS masuk ke mod restart automatik dan merasakan voltan saluran.

Litar pengapit

D1 dan D2 adalah litar pengapit. D1 adalah diod TVS dan D2 adalah diod pemulihan yang sangat pantas. Transformer bertindak sebagai induktor besar di seluruh pemacu kuasa IC TNY268PN. Oleh itu semasa putaran mati, pengubah menghasilkan lonjakan voltan tinggi kerana aruhan kebocoran pengubah. Lonjakan voltan frekuensi tinggi ini ditekan oleh pengapit diod melintasi pengubah. UF4007 dipilih kerana pemulihan yang sangat cepat dan P6KE200A dipilih untuk operasi TVS.

Pengasingan magnet dan galvanik

Transformer adalah transformer feromagnetik dan ia bukan sahaja menukar AC voltan tinggi menjadi ac voltan rendah tetapi juga memberikan pengasingan galvanik.

Penapis EMI

Penapisan EMI dilakukan oleh kapasitor C4. Ia meningkatkan daya tahan litar untuk mengurangkan gangguan EMI yang tinggi.

Litar Pengubah Sekunder dan Snubber

Output dari transformer diperbaiki dan ditukar menjadi DC menggunakan D6, dioda penerus Schottky. Litar snubber melintasi D6 memberikan penekanan voltan sementara semasa operasi beralih. Litar snubber terdiri daripada satu perintang dan satu kapasitor, R3, dan C5.

Bahagian Penapis

Bahagian penapis terdiri daripada kapasitor penapis C6. Ia adalah kapasitor ESR Rendah untuk penolakan riak yang lebih baik. Juga, penapis LC menggunakan L2 dan C7 memberikan penolakan riak yang lebih baik di seluruh output.

Langkah 4: Pembuatan PCB

Anda boleh menarik Skema PCB dengan perisian mengikut keselesaan anda dan menghantarnya ke Pengilang PCB pilihan anda. Saya ada Gerber siap, saya boleh kongsikan.

Saya akan mengesyorkan LIONCIRCUITS kerana mereka mempunyai perkhidmatan pembuatan kos rendah untuk prototaip yang sangat baik untuk orang-orang seperti kita peminat DIY. Mereka mempunyai platform dalam talian automatik di mana anda boleh memuat naik fail Gerber anda dan membuat pesanan dalam talian. Penghantaran ke seluruh India adalah percuma.