12V 1a disenyo ng supply ng supply ng kuryente gamit ang viper22a

Ang mga switch mode power supply circuit (SMPS) ay madalas na kinakailangan sa maraming mga elektronikong disenyo upang i-convert ang boltahe ng AC mains sa naaangkop na antas ng boltahe ng DC para gumana ang aparato. Ang ganitong uri ng mga converter ng AC-DC ay kumukuha ng boltahe ng 230V / 110V AC bilang input at pinapalit ito sa mababang antas ng boltahe ng DC sa pamamagitan ng paglipat nito, kaya't ang pangalan ng switch mode ay nagbibigay ng kuryente. Nakagawa na kami ng ilang mga SMPS circuit nang mas maaga tulad ng 5V 2A SMPS circuit at 12V 1A TNY268 SMPS circuit. Bumuo pa kami ng aming sariling SMPS transpormer na maaaring magamit sa aming mga disenyo ng SMPS kasama ang driver IC. Sa proyektong ito magtatayo kami ng isa pang 12V 1A SMPS circuit gamit ang VIPer22A, na isang tanyag na low cost SMPS driver na IC mula sa STMicroelectronics. Dadalhin ka ng tutorial na ito sa buong circuit at magpapaliwanag dinkung paano bumuo ng iyong sariling transpormer para sa VIPER circuit. Nakatutuwang tama magsimula tayo.

Mga pagtutukoy ng Disenyo ng Supply ng Power ng VIPer22A

Kapareho ng nakaraang proyekto na nakabatay sa SMPS, iba't ibang uri ng power supply ang gumagana sa iba't ibang mga kapaligiran at gumagana sa isang tukoy na hangganan ng input-output. Ang SMPS na ito ay nagkakaroon din ng isang detalye. Samakatuwid, kailangang gawin ang wastong pagtatasa ng pagtutukoy bago magpatuloy sa aktwal na disenyo.

Pagtukoy ng input: Ito ay magiging isang SMPS sa AC sa DC domain ng conversion. Samakatuwid, ang input ay magiging AC. Sa proyektong ito, ang input boltahe ay naayos. Ito ay ayon sa pamantayan ng pamantayan ng boltahe sa Europa. Kaya, ang input AC boltahe ng SMPS na ito ay magiging 220-240VAC. Ito rin ang pamantayan ng boltahe na rating ng India.

Pagtutukoy ng output: Ang output boltahe ay napili bilang 12V na may 1A ng kasalukuyang rating. Kaya, ito ay magiging 12W output. Dahil ang SMPS na ito ay magbibigay ng patuloy na boltahe na hindi alintana ang kasalukuyang pag-load, gagana ito sa mode na CV (Constant Voltage). Gayundin, ang boltahe ng output ay magiging pare-pareho at matatag sa pinakamababang boltahe ng pag-input na may maximum na pag-load (2A) sa buong output.

Output ripple voltage: Masidhing ninanais na ang isang mahusay na supply ng kuryente ay may boltahe ng ripple na mas mababa sa 30mV pk-pk. Ang naka-target na boltahe ng ripple ay pareho para sa SMPS na ito, mas mababa sa 30mV pk-pk ripple. Gayunpaman, ang SMPS output ripple ay lubos na umaasa sa konstruksyon ng SMPS, ginagamit ang PCB at ang uri ng capacitor. Gumamit kami ng mababang ESR capacitor ng 105-degree rating mula sa Wurth Electronics at ang inaasahang output ripple ay tila nasa ibaba.

Mga circuit ng proteksyon: Mayroong iba't ibang mga circuit ng proteksyon na maaaring magamit sa isang SMPS para sa isang ligtas at maaasahang operasyon. Pinoprotektahan ng circuit ng proteksyon ang SMPS pati na rin ang nauugnay na pagkarga. Nakasalalay sa uri, ang circuit ng proteksyon ay maaaring konektado sa buong input o sa buong output. Para sa SMPS na ito, ang proteksyon ng pag-input ng paggulong ay gagamitin sa isang maximum na boltahe ng input ng operating na 275VAC. Gayundin, upang harapin ang mga isyu sa EMI, isang pangkaraniwang filter ng mode ang gagamitin para sa pagpapalabas ng nabuong EMI. Sa panig ng Output isasama namin ang proteksyon ng maikling circuit, proteksyon ng labis na boltahe, at proteksyon sa sobrang kasalukuyang.

Pagpili ng SMPS Driver IC

Ang bawat circuit ng SMPS ay nangangailangan ng isang Power Management IC na kilala rin bilang switching IC o SMPS IC o Drier IC. Lagom natin ang mga pagsasaalang-alang sa disenyo upang mapili ang perpektong Power Management IC na magiging angkop para sa aming disenyo. Ang aming mga kinakailangan sa Disenyo ay

1. 12W output. 12V 1A sa buong pagkarga.
2. European Standard na rate ng pag-input. 85-265VAC sa 50Hz
3. Input proteksyon ng paggulong. Pinakamataas na boltahe ng pag-input 275VAC.
4. Output maikling circuit, labis na boltahe at labis na kasalukuyang proteksyon.
5. Patuloy na pagpapatakbo ng boltahe.

Mula sa mga kinakailangan sa itaas ay may malawak na hanay ng mga IC upang pumili mula, ngunit para sa proyektong ito na aming napili, ang driver ng kuryente na VIPer22A mula sa STMicroelectronics. Ito ay isang napakamurang gastos ng driver ng kuryente na IC mula sa STMicroelectronics.

Sa imahe sa itaas, ipinapakita ang tipikal na rating ng kapangyarihan ng VIPer22A IC. Gayunpaman, walang tinukoy na seksyon para sa bukas na detalye ng detalye ng output ng kapangyarihan na bukas na frame o adapter. Gagawa namin ang SMPS sa bukas na frame at para sa rating ng pag-input sa Europa. Sa nasabing segment maaaring magbigay ang VIPer22A ng 20W output. Gagamitin namin ito para sa 12W output. Ang VIPer22A IC pinout ay ibinibigay sa larawan sa ibaba.

Pagdidisenyo ng isang VIPer22APower supply circuit

Ang pinakamahusay na paraan upang mabuo ang circuit ay sa pamamagitan ng paggamit ng software ng Power Supply Design. Maaari mong i-download ang VIPer Design Software Version 2.24 upang magamit ang VIPer22A, ang pinakabagong bersyon ng software na ito ay hindi na sinusuportahan ang VIPer22A. Ito ay mahusay na software ng disenyo ng supply ng kuryente mula sa STMicroelectronics. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng impormasyon ng kinakailangan sa disenyo, maaaring malikha ang kumpletong diagram ng supply circuit ng kuryente. Ang VIPer22A circuit para sa proyektong ito na binuo ng software ay ipinapakita sa ibaba

Bago dumiretso sa pagbuo ng bahagi ng prototype, tuklasin natin ang operasyon ng circuitry. Ang circuit ay may mga sumusunod na seksyon -

1. Input surge at proteksyon sa kasalanan ng SMPS
2. Filter ng Input
3. Pagbabago ng AC-DC
4. Driver circuitry o Switching circuit
5. Clamp circuit.
6. Mga magnet at paghihiwalay ng galvanic.
7. Filter ng EMI
8. Pangalawang Pangangatuwid
9. Filter Seksyon
10. Seksyon ng feedback.

Input surge at proteksyon sa kasalanan ng SMPS.

Ang seksyon na ito ay binubuo ng dalawang bahagi, F1 at RV1. Ang F1 ay isang 1A 250VAC mabagal na blow fuse at ang RV1 ay isang 7mm 275V MOV (Metal Oxide Varistor). Sa panahon ng isang mataas na boltahe paggulong (higit sa 275VAC), ang MOV ay naging patay maikli at blows ang input Fuse. Gayunpaman, dahil sa mabagal na tampok na suntok, ang piyus ay tumigil sa kasalukuyang pag-inrush sa pamamagitan ng SMPS.

Filter ng Input

Ang capacitor C3 ay isang 250VAC line filter capacitor. Ito ay isang uri ng kapasitor ng X na katulad ng ginamit namin sa aming transpormer na mas kaunting disenyo ng supply ng power supply.

Pagbabago ng AC-DC.

Ang AC DC conversion ay tapos na gamit ang DB107 buong tulay na rectifier diode. Ito ay isang 1000V 1A na naka-rate na diode ng rectifier. Ang pag-filter ay tapos na gamit ang 22uF 400V capacitor. Gayunpaman, sa panahon ng prototype na ito, gumamit kami ng napakalaking halaga ng capacitor. Sa halip na 22uF, gumamit kami ng 82uF capacitor dahil sa pagkakaroon ng capacitor. Ang nasabing mataas na halaga ng capacitor ay hindi kinakailangan para sa pagpapatakbo ng circuit. Ang 22uF 400V ay sapat para sa 12W output rating.

Driver circuitry o switching circuit.

Ang VIPer22A ay nangangailangan ng lakas mula sa bias winding ng transpormer. Matapos makuha ang boltahe ng bias, nagsimulang lumipat ang VIPer sa transpormer gamit ang isang built-in na boltahe na mosfet. Ginagamit ang D3 para sa pag-convert ng output ng bias ng AC sa isang DC at ginagamit ang risistor na R1, 10 Ohm para sa pagkontrol sa kasalukuyang pagpasok. Ang filter capacitor ay isang 4.7uF 50V para sa pagpakinis ng DC ripple.

Clamp circuit

Gumagawa ang transpormer ng isang malaking inductor sa kabuuan ng driver ng kuryente na si IC VIPer22. Samakatuwid, sa panahon ng switching off-cycle, ang transpormer ay lumilikha ng mga spike ng mataas na boltahe dahil sa leakage inductance ng transpormer. Ang mga high-frequency voltage spike na ito ay nakakasama sa power driver IC at maaaring maging sanhi ng pagkabigo ng switching circuit. Sa gayon, kailangan itong pigilan ng diode clamp sa buong transpormer. Ginagamit ang D1 at D2 para sa clamp circuit. Ang D1 ay ang diode ng TVS at ang D2 ay isang napakabilis na pag-diode ng pagbawi. Ginagamit ang D1 para sa clamping ng boltahe samantalang ang D2 ay ginagamit bilang isang pagharang sa diode. Tulad ng disenyo, ang naka-target na boltahe ng clamping (VCLAMP) ay 200V. Samakatuwid, P6KE200A ay napili at para sa napakabilis na pag-block na nauugnay na mga isyu, ang UF4007 ay napili bilang D2.

Mga magnet at paghihiwalay ng galvanic.

Ang transpormer ay isang ferromagnetic transpormer at hindi lamang nito pinapalitan ang mataas na boltahe AC sa isang mababang boltahe ac ngunit nagbibigay din ng paghihiwalay ng galvanic. Mayroon itong tatlong paikot-ikot na mga order. Pangunahing paikot, Auxiliary o Bias na paikot-ikot at ang Pangalawang paikot-ikot.

Filter ng EMI.

Ang pag-filter ng EMI ay ginagawa ng C4 capacitor. Pinapataas nito ang kaligtasan sa sakit ng circuit upang mabawasan ang mataas na pagkagambala ng EMI. Ito ay isang Y-Class capacitor na may boltahe na rating ng 2kV.

Pangalawang Rectifier at snubber circuit.

Ang output mula sa transpormer ay naitama at na-convert sa DC gamit ang D6, isang Schottky rectifier diode. Tulad ng kasalukuyang output ay 2A, ang 3A 60V diode ay napili para sa hangaring ito. Ang SB360 ay 3A 60V na-rate ang Schottky diode.

Filter Seksyon.

Ang C6 ay ang filter capacitor. Ito ay isang Low ESR capacitor para sa mas mahusay na pagtanggi ng ripple. Gayundin, ginagamit ang isang LC post-filter kung saan ang L2 at C7 ay nagbibigay ng mas mahusay na pagtanggi ng ripple sa buong output.

Seksyon ng feedback.

Ang boltahe ng output ay nadama ng U3 TL431 at R6 at R7. Matapos ma-sensing ang linya, U2, ang Optocoupler ay kinokontrol at galvanically ihiwalay ang pangalawang bahagi ng sensing ng feedback sa pangunahing bahagi ng controller. Ang PC817 ay isang Optocoupler. Mayroon itong dalawang panig, isang transistor at isang LED sa loob nito. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa LED, ang transistor ay kinokontrol. Dahil ang komunikasyon ay ginagawa sa pamamagitan ng optiko, wala itong direktang koneksyon sa kuryente, samakatuwid ay nagbibigay-kasiyahan sa paghihiwalay ng galvanic sa feedback ng circuit.

Ngayon, habang direktang kinokontrol ng LED ang transistor, sa pamamagitan ng pagbibigay ng sapat na bias sa kabuuan ng Optocoupler LED, maaaring makontrol ng isa ang Optocoupler transistor, na mas partikular ang driver circuit. Ang control system na ito ay ginagamit ng TL431. Isang regulator ng shunt. Tulad ng shunt regulator ay may isang risistor divider sa kabuuan ng sanggunian na pin, maaari nitong makontrol ang Optocoupler na humantong na konektado sa kabuuan nito. Ang feedback pin ay may sanggunian na boltahe na 2.5V. Samakatuwid, ang TL431 ay maaaring maging aktibo lamang kung ang boltahe sa buong divider ay sapat. Sa aming kaso, ang divider ng boltahe ay nakatakda sa isang halaga ng 5V. Samakatuwid, kapag ang output ay umabot sa 5V ang TL431 ay makakakuha ng 2.5V sa kabuuan ng sangguniang pin at sa gayon ay buhayin ang Optocoupler's LED na kumokontrol sa transistor ng Optocoupler at hindi direktang kinokontrol ang TNY268PN. Kung ang boltahe ay hindi sapat sa kabuuan ng output ang switching cycle ay agad na nasuspinde.

Una, pinapagana ng TNY268PN ang unang ikot ng paglipat at pagkatapos ay maunawaan ang EN pin nito. Kung ang lahat ay tama, itutuloy nito ang paglipat, kung hindi, susubukan ulit ito pagkalipas ng ilang oras. Nagpatuloy ang loop na ito hanggang sa maging normal ang lahat, sa gayon mapipigilan ang mga isyu sa maikling circuit o labis na lakas. Ito ang dahilan kung bakit ito ay tinatawag na flyback topology, dahil ang output boltahe ay inilipad pabalik sa driver para sa pagpapatungkol sa mga kaugnay na operasyon. Gayundin, ang pagsubok na loop ay tinatawag na isang hiccup mode ng operasyon sa kondisyon ng pagkabigo.

Konstruksyon ng Switching Transformer para sa VIPER22ASMPS Circuit

Tingnan natin ang nabuong diagram ng konstruksyon ng transpormer. Ang diagram na ito ay nakuha mula sa software ng disenyo ng supply ng kuryente na tinalakay natin kanina.

Ang Core ay E25 / 13/7 na may air gap na 0.36mm. Ang pangunahing inductance ay 1mH. Para sa pagtatayo ng transpormer na ito, kinakailangan ang mga sumusunod na bagay. Kung bago ka sa konstruksyon ng transpormer mangyaring basahin ang artikulo kung paano bumuo ng iyong sariling SMPS transpormer.

1. Tape ng Polyester
2. E25 / 13/7 Mga Core na pares na may 0.36mm air gap.
3. 30 AWG wire na tanso
4. 43 AWG tanso wire (Gumamit kami ng 36 AWG dahil hindi magagamit)
5. 23 AWG (Gumamit din kami ng 36 AWG para sa isang ito)
6. Pahalang o Patayong Bobbin (Gumamit kami ng Pahalang na Bobbin)
7. Isang Panulat para sa paghawak ng Bobbin sa panahon ng paikot-ikot.

Hakbang 1: Hawakan ang Core gamit ang isang bolpen, simulan ang 30 AWG tanso na kawad mula sa pin 3 ng bobbin at ipagpatuloy ang 133 na lumiliko pakanan sa pin 1. Mag-apply ng 3 layer ng polyester tape.

Hakbang 2: Simulan ang paikot-ikot na Bias gamit ang 43 AWG tanso na kawad mula sa pin 4 at magpatuloy sa 31 pagliko at tapusin ang paikot-ikot sa pin 5. Maglapat ng 3 layer ng polyester tape.

Simulan ang paikot-ikot na Bias gamit ang 43 AWG tanso na kawad mula sa pin 4 at magpatuloy sa 31 liko at tapusin ang paikot-ikot sa pin 5. Maglapat ng 3 layer ng polyester tape.

Hakbang 3: Simulan ang pangalawang paikot-ikot mula sa pin 10 at magpatuloy sa paikot-ikot na paikot-ikot na 21 Turn. Mag-apply ng 4 na layer ng polyester tape.

Hakbang 4: I- secure ang gapped core gamit ang duct tape na pambalot nang magkatabi. Bawasan nito ang panginginig ng boses habang may mataas na density na paglipat ng pagkilos ng bagay.

Kapag natapos na ang build ay sinubukan ang transpormer sa isang metro ng LCR upang sukatin ang halaga ng inductance ng mga coil. Ang metro ay nagpapakita ng 913 mH na malapit sa 1mH pangunahing inductance.

Pagbuo ng VIPer22A SMPS circuit:

Sa pag-rate ng transpormer na napatunayan maaari kaming magpatuloy sa paghihinang ng lahat ng mga bahagi sa isang Vero board na ibinigay sa circuit diagram. Ang aking board sa sandaling ang soldering job ay tapos na ganito sa ibaba

Pagsubok sa VIPer22A circuit para sa 12V 1A SMPS:

Upang subukan ang circuit ikinonekta ko ang input na bahagi sa mains supply ng kuryente sa pamamagitan ng isang VARIAC upang makontrol ang pag-input ng boltahe ng AC mains. Sa imahe sa ibaba, ang boltahe ng output sa 225VAC ay ipinapakita.

Tulad ng nakikita mo sa output side nakakakuha kami ng 12.12V na malapit sa nais na 12V output voltage. Ang kumpletong pagtatrabaho ay ipinapakita sa video na nakalakip sa ilalim ng pahinang ito. Inaasahan kong naintindihan mo ang tutorial at natutunan kung paano bumuo ng iyong sariling mga SMPS circuit na may isang handmade transformer. Kung mayroon kang anumang mga katanungan iwanan ang mga ito sa seksyon ng komento sa ibaba.