12V 1A SMPS Power Supply Circuit Дизайн: 4 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Эй балдар!

Ар бир электрондук түзмөк же продукт аны иштетүү үчүн ишенимдүү электр менен камсыздоо бирдигин (PSU) талап кылат. Үйүбүздөгү дээрлик бардык түзмөктөр, мисалы, сыналгы, принтер, музыкалык плеер, ж.б.у.с. анын ичине орнотулган электр менен камсыздоо блогунан турат, ал AC токтун чыңалуусун иштеши үчүн DC чыңалуусунун ылайыктуу деңгээлине которот. Энергия менен камсыз кылуу схемасынын эң көп колдонулган түрү - SMPS (Коммутатор режиминин кубаттуулугу), сиз 12В адаптерден же Мобилдик/Ноутбуктун заряддагыч түзүлүшүнөн бул схемаларды оңой эле таба аласыз. Бул окуу куралы, биз AC токтун кубаттуулугун 12V DCге максималдуу учурдагы рейтинги 1.25A болгон 12v SMPS схемасын курууну үйрөнөбүз. Бул схема кичинекей жүктөмдөрдү иштетүү үчүн же коргошун кислотасы менен литий батареяларын заряддоого ылайыкташтырылышы мүмкүн. Эгерде бул 12v 15watt электр менен камсыздоо схемасы сиздин талапка жооп бербесе, сиз ар кандай рейтингдеги ар кандай электр менен камсыз кылуу схемасын текшере аласыз.

1 -кадам: 12v SMPS Circuit - Дизайн ойлору

Электр энергиясы менен камсыздоонун ар кандай түрүнө өтүүдөн мурун, биздин энергия булагы колдонула турган чөйрөгө негизделген талаптарды талдоо керек. Ар кандай энергия булактары ар кандай чөйрөдө жана белгилүү бир киргизүү-чыгаруу чектеринде иштейт.

Киргизүү өзгөчөлүгү:

Келгиле, киришүүдөн баштайлы. Киргизүү чыңалуусу SMPS тарабынан колдонула турган жана жүктү азыктандыруу үчүн пайдалуу баалуулукка айландырыла турган биринчи нерсе. Бул конструкция AC-DC конверсиясы үчүн көрсөтүлгөндүктөн, киргизүү Alternative current (AC) болот. Индия үчүн AC AC 220-230 вольтто жеткиликтүү, АКШ үчүн 110 вольт үчүн бааланган. Башка чыңалуу деңгээлин колдонгон башка улуттар да бар. Жалпысынан алганда, SMPS универсалдуу киргизүү чыңалуу диапазону менен иштейт. Бул киргизүү чыңалуусу 85В ACдан 265V ACга чейин өзгөрүшү мүмкүн дегенди билдирет. SMPS каалаган өлкөдө колдонулушу мүмкүн жана чыңалуу 85-265V AC ортосунда болсо, толук жүктүн туруктуу чыгышын камсыздай алат. SMPS ошондой эле 50 Гц жана 60 Гц жыштыгында кадимкидей иштеши керек. Бул биздин телефон жана ноутбуктун заряддагычтарын каалаган өлкөдө колдоно алганыбыздын себеби.

Чыгуу өзгөчөлүгү:

Чыгуу жагында бир нече жүктөр каршылык көрсөтөт, аздары индуктивдүү. Жүккө жараша SMPSтин курулушу ар кандай болушу мүмкүн. Бул SMPS үчүн жүк каршылыктуу жүк катары кабыл алынат. Бирок, эч кандай каршылыктуу жүккө окшоштук жок, ар бир жүк жок дегенде кандайдыр бир индуктивдүүлүктөн жана сыйымдуулуктан турат; бул жерде жүктүн индуктивдүүлүгү жана сыйымдуулугу анча чоң эмес деп божомолдонот.

SMPSтин өндүрүштүк спецификациясы Жүктөн абдан көз каранды, мисалы, бардык иштөө шарттарында жүктөө үчүн канча чыңалуу жана ток керектелет. Бул долбоор үчүн SMPS 15W чыгууну камсыздай алат. Бул 12V жана 1.25A. Максаттуу өндүрүштүн толкуну 20000 Гц өткөрүү жөндөмүндө 30mV pk-pk аз деп тандалат.

2 -кадам: Power Management IC тандоо

Ар бир SMPS схемасы IC же SMPS IC же Drier IC деп аталган Power Management ICди талап кылат. Биздин дизайнга ылайыктуу идеалдуу Power Management ICди тандоо үчүн дизайнердик ойлорду жыйынтыктайлы. Биздин Дизайн талаптар:

1. 15W чыгаруу. 12V 1.25A толук жүктөөдө 30mV pk-pk толкуну менен.
2. Универсалдуу киргизүү рейтинги.
3. Кирүү толкундарынан коргоо.
4. Чыгуу кыска туташуусу, ашыкча чыңалуу жана ашыкча токтон коргоо.
5. Туруктуу чыңалуу операциялары.

Жогорудагы талаптардан ICлердин кеңири диапазону бар, бирок бул долбоор үчүн биз Power интеграциясын тандап алдык. Күч интеграциясы-бул ар кандай кубаттуулуктагы диапазондогу электр айдоочу ICлеринин кеңири диапазонуна ээ болгон жарым өткөргүч компания. Талаптардын жана жеткиликтүүлүктүн негизинде биз кичинекей II II үй -бүлөлөрдөн TNY268PN колдонууну чечтик.

Жогорудагы сүрөттө 15W максималдуу күчү көрсөтүлгөн. Бирок, биз SMPSти ачык алкакта жана универсалдуу киргизүү рейтинги үчүн жасайбыз. Мындай сегментте TNY268PN 15W чыгууну камсыздай алат. Пин диаграммасын карап көрөлү.

3 -кадам: 12V SMPS схемасы жана түшүндүрмөсү

Прототиптин бир бөлүгүн түзүүдөн мурун, 12v SMPS схемасын жана анын ишин карап көрөлү. Райондо төмөнкү бөлүмдөр бар:

1. Input толкуну жана SMPS ката коргоо
2. AC-DC конверсиясы
3. PI чыпкасы
4. Айдоочу схемасы же Коммутациялык схема
5. Төмөндөгү чыңалуудан коргоо.
6. Кыскыч схемасы
7. Магнитика жана гальваникалык изоляция
8. EMI чыпкасы
9. Экинчи Түзөткүч жана Snubber схемасы
10. Фильтр бөлүмү

Input толкуну жана SMPS ката коргоо

Бул бөлүм эки компоненттен турат, F1 жана RV1. F1 1A 250VAC жай сокку сактандыргычы жана RV1 7мм 275V MOV (металл оксиди Varistor). Жогорку чыңалуу учурунда (275VACтан ашык), MOV кыска болуп калды жана кирүүчү Фузикти урат. Бирок, жай сокку өзгөчөлүгүнөн улам, сактандыруучу SMPS аркылуу агымга туруштук берет.

AC-DC конверсиясы

Бул бөлүм диод көпүрөсү менен башкарылат. Бул төрт диод (DB107 ичинде) толук көпүрөнү түзөтүүчү түзөт. Диоддор 1N4006, бирок стандарт 1N4007 бул ишти эң сонун аткара алат. Бул долбоордо бул төрт диод толук DB107 көпүрө түзөткүч менен алмаштырылган.

PI чыпкасы

Ар кандай штаттарда EMIден баш тартуунун башка стандарттары бар. Бул дизайн EN61000-класс 3 стандартын тастыктайт жана PI чыпкасы жалпы режимдеги EMIден баш тартууну азайтуу үчүн иштелип чыккан. Бул бөлүм C1, C2 жана L1дин жардамы менен түзүлгөн. C1 жана C2 400V 18uF конденсаторлору. Бул так мааниге ээ, ошондуктан бул колдонмо үчүн 22uF 400V тандалган. L1 - бул экөөнү тең жокко чыгаруу үчүн дифференциалдуу EMI сигналын талап кылган жалпы режим.

Айдоочу схемасы же коммутациялык схема

Бул SMPSтин жүрөгү. Трансформатордун негизги тарабы TNY268PN коммутациялык схемасы менен башкарылат. Которулуу жыштыгы 120-132khz болуп саналат. Бул жогорку которулуу жыштыгынан улам, кичирээк трансформаторлорду колдонсо болот. Коммутациялык схемада эки компонент бар, U1 жана C3. U1 IC TNY268PN негизги айдоочу болуп саналат. C3 бул биздин айдоочубуз IC иштеши үчүн керектүү болгон айланып өтүүчү конденсатор.

Төмөндөгү чыңалуудан коргоо

Under-Voltage Lockout коргоо сезүү каршылыгы R1 жана R2 тарабынан жүзөгө ашырылат. Бул SMPS автоматтык түрдө кайра иштетүү режимине өтүп, линиянын чыңалуусун сезгенде колдонулат.

Кыскыч схемасы

D1 жана D2 - кысуучу чынжыр. D1-TVS диоду жана D2-өтө тез калыбына келтирүүчү диод. Трансформатор IC TNY268PN күч драйверинде чоң индуктор катары иштейт. Ошондуктан өчүрүү циклинде трансформатордун агып кетүү индуктивдүүлүгүнөн улам трансформатор жогорку чыңалуудагы чукулдарды жаратат. Бул жогорку жыштыктагы чыңалуу чыңалуусу трансформатордогу диоддун кысылышы менен басылат. UF4007 өтө ылдам калыбына келтирүү үчүн тандалып алынган жана P6KE200A TVS операциясы үчүн тандалган.

Магнитика жана гальваникалык изоляция

Трансформатор - бул ферромагниттик трансформатор жана ал жогорку вольттогу АСти төмөнкү чыңалуудагы токко айландырбастан, гальваникалык изоляцияны камсыздайт.

EMI чыпкасы

EMI чыпкасы C4 конденсатору тарабынан жасалат. Бул жогорку EMI кийлигишүүсүн азайтуу үчүн схеманын иммунитетин жогорулатат.

Экинчи Түзөткүч жана Snubber схемасы

Трансформатордун чыгышы оңдолуп, D6, Schottky түзөткүч диодунун жардамы менен DCге айландырылат. D6 боюнча snubber микросхема которуштуруу иш учурунда чыңалуу өткөөл басууну камсыз кылат. Snubber схемасы бир резистордон жана бир конденсатордон турат, R3 жана C5.

Фильтр бөлүмү

Чыпка бөлүмү чыпкасы C6 конденсаторунан турат. Бул жакшыраак толкундан баш тартуу үчүн төмөн ESR конденсатору. Ошондой эле, L2 жана C7ди колдонгон LC чыпкасы чыгаруу боюнча жакшыраак толкундан баш тартууну камсыз кылат.

4 -кадам: PCB өндүрүшү

Сиз PCB схемасын каалаган ыңгайлуу программаңыз менен тартып, өзүңүз тандаган PCB Өндүрүүчүсүнө жөнөтө аласыз. Менде даяр Гербер бар, аны бөлүшө алам.

Мен LIONCIRCUITSти сунуштайт элем, анткени алар прототиптер үчүн арзан өндүрүш кызматына ээ, бул биз сыяктуу DIY ышкыбоздору үчүн абдан жакшы. Аларда автоматташтырылган онлайн платформа бар, анда сиз Gerber файлдарыңызды жүктөп, онлайн заказ бере аласыз. Индия боюнча жеткирүү бекер.