Udělejte to 220V až 12V SMPS pomocí UC2842 IC

Základní práce

Takže tato věc funguje tím, že ukládá a vyhodí energii. Na rozdíl od ostatních převodníků, které právě procházejí výkonem přes transformátor, tento jeden nejprve ukládá energii v jádru, když je přepínač zapnutý a když se vypne, pak vrhá veškerou uloženou energii na výstup.

Co se stane krok za krokem?

Hlasová AC přichází, dostane se napraveno a filtruje:

Dostali jsme síť AC, že? Prochází usměrňovačem můstku, poté se změní na DC a poté jej velký kondenzátor vyhladí.

DC napětí po opravě:

VDC = √ (2) * VAC - VDiode

Takže pokud jsme dostali 230 V AC, pak nám tato věc dává zhruba 325 V DC.

Přepínání a ukládání energie:

UC2842 řídí přepínač MOSFET (řekněme IRF840 pro 230 V sítě) při nějaké vysoké frekvenci, jako je 50-100 kHz.

Když je MOSFET zapnuto, proudy toků v primárním vinutí transformátoru a následně energie se ukládá do magnetického jádra.

Uvolňování energie a výstupní rektifikace:

MOSFET se vypne a nyní vše, co uložila energie, skočí na sekundární stranu.

Existuje rychlá dioda (UF4007, Mur460 atd.), Která ji napraví a kondenzátor ji vyhladí.

Nyní máme pro použití připravený stabilní výstup DC.

Řízení zpětné vazby a regulace napětí:

Cítíme výstupní napětí pomocí OptoCOUpleru a regulátoru TL431.

UC2842 upravuje svůj pracovní cyklus tak, aby udržoval výstupní napětí stabilní.

Jaké části potřebujeme?

Hlavní věci v obvodu:

• UC2842 PWM IC - spustí celou show a přepíná MOSFET.
• MOSFET - (jako IRF840) přepíná transformátor zapnutý a vypnuto.
• Flyback Transformer-zakázkové, krok-down napětí.
• Rychlá dioda - (UF4007, Mur460 atd.) Blokuje zpětné napětí.
• Výstupní kondenzátor - nabíjení ukládá, výstup filtrů.
• Snubber Circuit-Zastaví vysokopěťové hroty na MOSFET.
• OptoCoupler (PC817) - Izoluje a odesílá zpětnou vazbu.
• TL431 - Řídí napětí zpětné vazby.

Podrobná práce

Nyní se odkazuje na diagram obvodu převodníku SMPS převodníku UC2842 220V, trvá 85V až 265 V AC, převádí jej na 12V DC při 4a. Jedná se o izolované napájecí zdroj širokého vstupu, což znamená, že vstup a výstup jsou plně odděleni transformátorem. Je ideální pro adaptéry, nabíječky baterií a SMP s nízkým výkonem.

Uvidíme, co se děje v obvodu krok za krokem.

AC na DC Rektifikace a filtrování

Nejprve jsme dostali síť AC (85V až 265 V).

To jde do usměrňovače můstku (D_Bridge), který přeměňuje AC na pulzující DC.

Potom jej velký kondenzátor (C_IN, 180µF) vyhladí a dává nám napětí DC (někde mezi 120 VC až 375 V DC s ohledem na vstupní střídavé napětí).

Vzorec pro DC napětí po nápravě:

V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode

Pro 230 V AC dostaneme 325 V DC.

Napájení IC UC2842

UC2842 potřebuje ke spuštění kolem 10 V až 30 V.

Získává výkon přes R_START (100KΩ), který spustí napětí z vysokopěťového DC.

Pak je tu D_BIAS (dioda) a C_VCC (120 µF), které udržují stabilní napětí u Pin VCC (pin 7).

Jakmile UC2842 začne přepínat, pak se zamotává pomocí pomocného vinutí N_A.

Akce Flyback Transformer

Tento transformátor je zde hlavní součástí.

Má tři vinutí:

Primární vinutí (N_P) - připojeno k odtoku MOSFET.

Pomocné vinutí (N_A) - Powers UC2842 po spuštění.

Sekundární vinutí (N_S) - poskytuje výstup 12V.

Když se zapne MOSFET (Q_SW), proudí proud vinutím N_P a energie se uloží v jádru.

Když se MOSFET vypne, tato uložená energie je tlačena do sekundárního vinutí (N_S) a zde se napraví d_out.

Poměry transformátoru:

N_P: n_s = 10: 1

N_P: n_a = 10: 1

To znamená, že sekundární napětí je asi 12 V a pomocné navíjecí napětí stačí k udržení běhu UC2842.

Zpětná vazba a regulace

Výstupní napětí (12V DC) je snímáno programovatelným odkazem TL431.

Upravuje proud pomocí optocopleru, který odesílá zpětnou vazbu do Pin VFB PIN UC2842 (PIN 2).

UC2842 upravuje pracovní cyklus MOSFET, aby udržel stabilní výstupní napětí.

Přepínání a ochrana MOSFET

MOSFET (Q_SW) provádí přepínání na vysoké frekvenci (~ 50-100 kHz).

Rezistor brány (R_G 10Ω) ovládá proud jednotky brány.

Snubber Network (D_CLAMP, C_SNUB, R_SNUB) absorbuje většinu hrotů napětí, aby chránila MOSFET.

K omezení špičkového proudu se používá proudový snímací rezistor (R_CS, 0,75Ω), aby se zabránilo poškození.

Vzorec pro vrchol proudu limit:

I_peak = 1v / r_cs

Zde R_CS = 0,75Ω, takže i_peak ≈ 1,33a.

Výstupní rektifikace a filtrování

Jakmile se energie přesune do sekundárního vinutí (N_S), projde d_out, což je rychlá regenerační dioda.

C_out (2200 µF) vyhladí vlnky a dává nám stabilní 12V DC.

R_led a r_tlbias pomáhá ovládat TL431.

Výstupní vlněný vzorec:

V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)

Bezpečnost a izolace

OptoCoupler (PC817 nebo ekvivalent) zajišťuje, že nedochází k přímému spojení mezi vysokopěťovou stranou a nízkonapěťovou stranou.

Obvod snubber chrání IC před hroty napětí.

Smyčka zpětné vazby s TL431 zajišťuje, že výstup zůstává stabilní a regulovaný.

Jak počítají všechno

Výpočet energie:

Výstupní výkon:

Pout = Vout * iout

Vstupní výkon (včetně ztrát):

PIN = Pout / Efektivita (ETA)

Účinnost je obvykle kolem 75-85%.

Primární boční věci:

DC napětí za usměrňovačem:

VDC = √ (2) * VAC - VDiode pro 230 V AC, dostaneme 325 V DC.

Primární proud:

IPrimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) dmax je obvykle 50-60%.

Výpočet vinutí transformátoru:

Poměr otáček:

NPRI / NSEC = (VDC * DMAX) / (VOUT + VDIODE)

Primární indukčnost:

Lprimary = (VDC * dmax * ts) / iprimaryts

= 1 / FSW (FSW je přepínací frekvence).

Dimenzování výstupního kondenzátoru:

Hodnota kondenzátoru na základě napětí zvlnění:

Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)