Nastaviteľný spínaný napájací obvod - 50 V, 2,5 A.

Vysvetlený obvod napájania s variabilným spínaním je navrhnutý okolo integrovaného spínacieho regulátora napájacieho zariadenia typu L4960 od SGS. Hlavné vlastnosti tohto spínacieho regulátora je možné zhrnúť z nasledujúcich údajov:

Hlavné rysy

1. Rozsah vstupného napätia: 9-50 VDC
2. Variabilné výstupné napätie od 5 do 40 V.
3. Maximálny prístupný výstupný prúd je: 2,5 A.
4. Najvyšší možný výstupný výkon je: 100 W.
5. Integrované obvody softštartu.
6. Stabilizovaná interná referenčná úroveň s maržou ± 4%
7. Funguje s niekoľkými externými časťami.
8. Pracovný faktor: 0-1.
9. Vysoká účinnosť, majúca the až 90%.
10. Má vnútornú ochranu proti tepelnému preťaženiu.
11. Zahŕňa interný obmedzovač prúdu, ktorý zaisťuje úplnú ochranu proti skratu.

Špecifikácia pinov čipu je uvedená na nasledujúcom obrázku. Model L4964 je zabalený v exkluzívnom 15-kolíkovom balení určenom na prácu s prúdom až 4 A.

Fungovanie zabudovaných obvodov s mäkkým štartom a obmedzovača prúdu je zvýraznené prostredníctvom nižšie uvedených výkresov kriviek.

Okruh vypnutia pri nadmernej teplote v L4960 sa aktivuje, akonáhle teplota prípadu IC stúpne nad 125 ° C. Z bezpečnostných dôvodov sa odporúča navrhnutý spínaný napájací obvod s usporiadaním na báze transformátora.

Striedavé vstupné napätie do DPS sa získava zo sekundárneho vinutia sieťového transformátora, čo znamená, že jednosmerný prúd k IC je minimálne o 3 V nad potrebné výstupné napätie s najvyšším možným výstupným prúdom. Je pochopiteľné, že transformátor je v podstate toroidný model.

Popis obvodu

Zjednodušená schéma

Vyššie uvedené schémy zapojenia vykazujú návrh AC časti sieťového transformátora a zodpovedajúcim spôsobom aj napájací zdroj DC. Striedavé napätie zo sekundárnej strany ide na jednotlivé vstupy cez napájaciu dosku, zatiaľ čo stredový kohútik je pripojený k zemi.

Neregulované vstupné napätie Ui pre IC prechádza obvodom usmerňovača s plnou vlnou tvorenou dvojicou 3 A diód 1N5404, D1-D2 a filtračným kondenzátorom Ct. Obvod pozostávajúci z R1-C3-C4 zdôrazňuje zisk uzavretej regulačnej slučky. Ďalší obvodový obvod využívajúci C2-R2 je nakonfigurovaný na generovanie frekvencie oscilátora približne 100 kHz.

Kondenzátor C5 C5 má v skutočnosti dve funkcie: určuje dobu rampy s pozvoľným rozbehom, ako je to znázornené na obrázku vyššie uvedeného tvaru vlny, a tiež priemerný skratový prúd. Spätnoväzbový vstup L4962 je pripojený k spojeniu rozdeľovača výstupného napätia R3 -R4. Výstupné napätie Uo L4960 sa určuje pomocou nasledujúcich výpočtov

Uo = 5,1 [(R3 + R4) / R3] vzhľadom na to, že Ui - Uo ≥ 3 V.

Všimnite si, že najnižšia hodnota Ui musí byť 9 V. Sme schopní dostať pevné výstupné napätie 5,1 V (± 4%), akonáhle je R3 odstránený, a R4 zmenený krátkym odkazom. Ak je R3 zvolený s pevnou hodnotou 5K6, potom R4 individuálne rozhoduje o výstupnom napätí:

Uo = 9 V: R4 = 4K3
Uo = 12 V: R4 = 7K6
Uo = 15 V: R4 = 10K
Uo = 18 V: R4 = 14 K.
Uo = 24 V: R4 = 20K

Dizajn je možné previesť na zdroj s premenlivým spínacím režimom pomocou R3 = 6K8 a upgradom R3 na 25K potenciometer. Na ochranu IC je zabudovaná dióda D3. Tento rýchly usmerňovač obmedzuje záporné hroty na vstupnej strane tlmivky na neškodných 0,6 až 1 V pre každú periódu vypnutia interného výstupného tranzistora integrovaných obvodov.

Ak by tam D3 nebol, spôsobilo by to, že potenciál kolíka 7 IC stúpne nebezpečne na veľa voltov pod potenciálom zeme. Induktor L1 spolu s diódou D3 a kondenzátorom C6 C7 funguje ako buck prevodník na reguláciu výstupu v spínanom režime, čo spôsobuje oveľa nižší odvod tepla v porovnaní s akýmkoľvek iným lineárnym integrovaným obvodom, ako je napríklad LM338.

Konštrukcia

Kompaktné rozloženie koľají a DPS je možné vizualizovať na nasledujúcom obrázku.

Zostavenie dosky je v skutočnosti veľmi jednoduché. Začnite výberom rezistorov R3 a R4, ako už bolo spomenuté vyššie. Najskôr zostavte časti, ktoré sú okolo stredu dosky s plošnými spojmi, ako napríklad R1… R4 vrátane a C2 C5.

Predtým, ako začnete spájkovať diely, uistite sa, že regulátor IC1 a výkonová dióda D1 sú upnuté cez skrutku / maticu zozadu dozadu cez jediný spoločný chladič, ako je to dokázané na obrázku prekrytia komponentov.

Nezabudnite udržiavať chladič elektricky dobre izolovaný od kovového štítku IC pomocou silnejšej sľudovej podložky a plastového puzdra. Možno môžete použiť typ BYV28 pre diódu D3 .. Nech už je vybraný akýkoľvek typ diódy, uistite sa, že je izolácia mikrofónu testerom kontinuity!

Zatlačte kolíky ICI a D3 do príslušných otvorov na PCB až nahor, kým sa chladič pevne nedotkne povrchu PCB. Teraz spájajte elektródy a odrežte ich zvyšnú nežiaducu časť elektród. Potom nainštalujte ostatné časti, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 a D2.

Dbajte na to, aby ste správne sledovali orientáciu a polaritu pinov diódy a elektrolytických kondenzátorov. Je potrebné venovať mimoriadnu pozornosť tomu, aby sa zabránilo akejkoľvek šanci na skrat cez vinutie jadra tlmivky s chladičom IC. Odporúča sa zaistiť L1 pomocou centrálnej nylonovej skrutky a matice.

Testovanie a účinnosť

Procedúru testovania začnite skontrolovaním umiestnenia, izolácie a smeru všetkých komponentov na doske plošných spojov pred pripojením dosky k vodičom sekundárnej strany transformátora.

Je potrebné poznamenať, že tento nastaviteľný spínaný zdroj napájania vyžaduje, aby bola na výstupe neustále pripojená záťaž, aby optimálne fungovala. Ak je SMPS napájaný na 30 VAC a záťaž 2 A pripojená na výstupné napätie 5 V, teplota chladiča nesmie pri izbovej teplote prekročiť okolo 60 ° C.

Účinnosť obvodu za takýchto okolností možno očakávať okolo 68%. Účinnosť sa zvyšuje na 80% pri Uo = 10 V, 85% pri Uo = 15 V, na 87% pri Uo = 25 V, všetko so zaťažením menovitým 2 A.

Dátový hárok