2 kompaktní obvody SMPS 12V 2 A pro LED ovladač

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





V tomto příspěvku komplexně pojednáváme o 2 jednoduchých 12V 2 amp SMPS obvodech využívajících IC UC2842. Studujeme design zpětného rázu 2 ampéry vyhodnocením různých vzorců, které poskytují přesný výběr podrobností pro vinutí transformátoru a specifikace dílů.

Design # 1: Úvod

První design je založen na univerzálním IC VIPer53-E.



VIPer53-E je postaven na vylepšeném PWM regulátoru aktuálního režimu, který má vysokonapěťový MDMesh ™ Power MOSFET ve stejném balíčku. VIPer53-E lze nalézt v několika odlišných balíčcích, DIP8 a PowerSO-10. Testovací deska je bezpochyby offline širokopásmový napájecí zdroj, který zahrnuje VIPer53-E určený pro sekundární regulaci ovládáním PWM ovladače přes opto- vazební člen. Spínací frekvence je 100 kHz a celkový výstupní výkon je 24 W.

Níže je uvedeno několik hlavních rysů IC:



• Univerzální napájecí zdroj založený na SMPS
• Řízení aktuálního režimu spolu s možností proměnného omezení
• Účinnost kolem dobrých 75%
• Výstup je zabezpečen ochranou proti zkratu a přetížení
• Přehřátí je také regulováno pomocí zabudované ochrany proti tepelnému vypnutí
• Vyhovuje specifikaci EMI EN55022 třídy B a standardům Blue Angel.

Schéma zapojení navrhovaného obvodu 12 V s 2 ampéry pomocí VIPer53-E je možné vidět na níže uvedeném obrázku:

VIPer53-E 12V 2 A 24 W SMPS obvod

STÁHNĚTE SI KOMPLETNÍ DESEK A SEZNAM DÍLŮ

Hlavní provozní podmínky lze studovat pomocí následujícího obrázku:

hlavní rysy VIPer53A

Detaily transformátoru:

Podrobnosti vinutí transformátoru feritového jádra pro výše uvedený obvod SMPS lze analyzovat podle údajů poskytnutých na následujícím obrázku:

detaily vinutí transformátoru

Další informace o VIPer53-E lze studovat v tomto článku

Design # 2: Úvod

Další návrh je založen na IC UC2842 od společnosti Texas Instruments , které lze také použít k vytvoření vysoce kvalitního polovodičového, velmi spolehlivého obvodu SMPS dimenzovaného na 12V a s proudovým výstupem @ 2 A až 4 A.

Kompletní schéma zapojení tohoto provedení je znázorněno na následujícím obrázku:

Kompaktní obvod SMPS 12V 2 Amp

Pokusme se pochopit funkce a kritičnosti několika hlavních komponent použitých v tomto 12V 2 amp SMPS obvodu:

Hustý vstupní kondenzátor Cin a minimální hromadné napětí:

Zobrazený objemový kondenzátor Cin může být zabudován pomocí jednoho nebo několika kondenzátorů paralelně, případně použitím induktoru přes ně k eliminaci šumu generovaného v důsledku vedení v diferenciálním režimu. Hodnota tohoto kondenzátoru rozhoduje o úrovni minimálního hromadného napětí.

Pokud se ke snížení minimálního hromadného napětí použije nižší hodnota Cin, může to mít za následek zvýšený primární špičkový proud, který přetíží spínací mosfety a také transformátor.

Naopak udržování hodnoty větší může vést k vyššímu špičkovému proudu na MOSFETu a Trafu, což je také nepřijatelné, proto by měla být zvolena rozumná hodnota uvedená v diagramu.
Lze to provést pomocí následujícího vzorce:

Zde Vin (min) indikuje RMS hodnotu minimálního vstupního střídavého napětí, které je kolem 85 V RMS.

fLINE (min) označuje frekvenci výše uvedené hodnoty RMS, o které lze předpokládat, že je 47 Hz.

S odkazem na výše uvedenou rovnici, aby se dosáhlo hodnoty minimálního 75V velkého napětí, při 85% účinnosti, bude hodnota Cin muset být kolem 126uF, v našem prototypu 180uF bylo zjištěno, že je v pořádku.

Výpočet poměrů otáčení Tansformeru:

Chcete-li začít výpočtem otáček transformátoru, je třeba zjistit nejpříznivější spínací frekvenci.

Přestože je IC UC2842 specifikován tak, aby produkoval maximální frekvenci 500kHz, s ohledem na všechny proveditelné parametry a parametry související s účinností bylo rozhodnuto vybrat a nastavit zařízení na přibližně 110kHz.

To umožnilo, aby byl design přiměřeně dobře vyvážený, pokud jde o velikost transformátoru, rozměr EMI filtru a stále udržoval provoz v tolerovatelných ztrátách.

Termín Nps se vztahuje na primární část transformátoru a lze ji určit v závislosti na jmenovitém výkonu použitého budiče MOSFET spolu s hodnocením specifikací sekundární usměrňovací diody.

Pro optimální hodnocení MOSFETu nejprve musíme vypočítat špičkové objemové napětí s odkazem na maximální hodnotu napětí RMS, která je v našem případě 265V na vstupu AC. Proto máme:

Kvůli jednoduchosti a nákladové efektivitě byl pro tento prototyp obvodu 12V 2 amp smps vybrán mosfet IRFB9N65A s hodnocením 650V.

Pokud považujeme maximální napěťové napětí na odtoku mosfetu za přibližně 80% jeho specifikací a při 30% jako přípustném napěťovém skoku z maximálního hromadného vstupního napájení lze očekávat, že výsledné odražené výstupní napětí bude nižší než 130V, protože vyjádřeno v následující rovnici:

Proto pro výstup 12V lze vypočítat maximální poměr otáček primárního / sekundárního transformátoru nebo NPS, jak je uvedeno v následující rovnici:

V našem designu byl začleněn poměr otáčení Nps = 10.

Toto vinutí musí být vypočítáno takovým způsobem, aby bylo schopné produkovat napětí, které může být o něco vyšší než minimální specifikace Vcc IC, aby IC byl schopen pracovat za optimálních podmínek a byla udržována stabilita v celém obvodu.

Pomocné vinutí Npa lze vypočítat podle následujícího vzorce:

Pomocné vinutí v transformátoru se používá pro předpětí a zajištění provozního napájení IC.

Nyní pro výstupní diodu může být napětí na ní ekvivalentní výstupnímu napětí a odraženému vstupnímu zdroji, jak je uvedeno níže:

Aby bylo možné čelit napěťovým špičkám v důsledku „vyzváněcího“ jevu, byla Schottkyho dioda s blokovacím napětím 60 V nebo vyšším považována za nutnou a použitou v tomto provedení.

Aby se také udržel mimo špičkový proudový faktor vysokého napětí, toto flyback převodník je navržen pracovat v režimu kontinuálního vedení (CCM).

Výpočet maximálního pracovního cyklu:

Jak je popsáno v předchozím odstavci, jakmile vypočítáme NPS transformátoru, lze požadovaný maximální pracovní cyklus Dmax vypočítat pomocí přenosové funkce přidělené pro převodníky založené na CCM, podrobnosti mohou být uvedeny níže:

Indukčnost transformátoru a špičkový proud

V našem diskutovaném obvodu 12V 2 amp smps byla stanovena indukčnost magnetizace transformátoru Lp podle parametrů CCM. V tomto příkladu byla indukčnost zvolena tak, aby se převodník mohl dostat do pracovní zóny CCM s přibližně 10% zátěží a použitím minimálního objemového napětí, aby udržel zvlnění výstupu na nejnižší hodnotě.

Další podrobnosti o různých technických specifikacích a vzorcích si můžete prostudovat původní datový list zde




Předchozí: Nastavitelný obvod napájení 0-40V - stavební návod Další: Antikorozní sondy pro regulátor hladiny vody