2 kompakt 12 V 2 Amperes SMPS áramkör LED meghajtóhoz

Ebben a bejegyzésben átfogóan tárgyalunk egy 2 egyszerű 12 V 2 amperes SMPS áramkört az UC2842 IC segítségével. Egy 2 amperes visszacsatolási tervet tanulmányozunk különböző képletek kiértékelésével, amely megadja a transzformátor tekercselésének pontos kiválasztási részleteit és az alkatrészek specifikációit.

1. terv: Bevezetés

Az első terv a sokoldalú IC VIPer53-E IC-n alapul.

A VIPer53-E továbbfejlesztett áramüzemmódú PWM vezérlővel van felszerelve, amely ugyanabban a csomagban nagyfeszültségű MDMesh ™ Power MOSFET-et tartalmaz. A VIPer53-E néhány különálló csomagban található, a DIP8 és a PowerSO-10-ben. A referenciakártya kétségtelenül offline széles hatótávolságú tápegység, amely magában foglalja a VIPer53-E-t, amelyet másodlagos szabályozásra terveztek a PWM vezérlő opcióval történő működtetésével. kapcsolókészülék. A kapcsolási frekvencia 100 kHz, a teljes kimeneti teljesítmény pedig 24 W.

Az alábbiakban bemutatjuk az IC főbb jellemzőit:

• SMPS alapú általános célú tápegység
• Az aktuális üzemmód vezérlése változtatható korlátozó lehetőséggel együtt
• A hatékonyság jó 75% körüli
• A kimenetet rövidzárlat és túlterhelés elleni védelem biztosítja
• A túlhőmérsékletet a beépített termikus kikapcsolás elleni védelem is szabályozza
• Megfelel az EN55022 B osztályú EMI specifikációnak és a Blue Angel szabványoknak.

A VIPer53-E használatával javasolt 12 V 2 amperes áramkör kapcsolási rajza az alábbi ábrán látható:

TELJES NYÁK ÉS ALKATRÉSZLISTA LETÖLTÉSE

A fő működési feltételek a következő képen tanulmányozhatók:

Transzformátor részletek:

A fenti SMPS áramkör ferritmagú transzformátorának tekercselési részleteit elemezni lehetett a következő ábrán bemutatott adatok alapján:

További információ a VIPer53-E-ről tanulmányozható ebben a cikkben

2. terv: Bevezetés

A következő terv a IC UC2842 a Texas Instruments-től , amelyet szintén kiváló minőségű, szilárdtest-alapú, nagyon megbízható, 12 V-os névleges SMPS áramkör kiépítésére lehet használni, 2 és 4 amper közötti áramerősséggel.

Ennek a kivitelnek a teljes kapcsolási rajza a következő ábrán látható:

Próbáljuk megérteni a 12 V 2 amperes SMPS áramkörben használt néhány fő alkatrész funkcióit és kritikáit:

Cin bemenet ömlesztett kondenzátor és minimális ömlesztett feszültség:

A bemutatott Cin ömlesztett kondenzátor beépíthető egyetlen vagy néhány kondenzátorral párhuzamosan, esetleg induktorral keresztezve őket a differenciál módú vezetés miatt keletkező zaj kiküszöbölésére. Ennek a kondenzátornak az értéke határozza meg a minimális ömlesztett feszültség szintjét.

Ha alacsonyabb Cin értéket használnak a minimális ömlesztett feszültség csökkentésére, az megemelkedett elsődleges csúcsáram túlterheléshez vezethet a kapcsoló mosfeteken és a transzformátoron is.

Éppen ellenkezőleg, az érték nagyobb megtartása magasabb csúcsáramot eredményezhet a mosfet-en és a trafón, ami szintén nem elfogadható, ezért a diagramban megadott ésszerű értéket kell választani.
Megtehető a következő képlet segítségével:

Itt Vin (perc) a minimális AC bemeneti feszültség RMS-értékét jelzi, amely 85 V RMS körül van.

Az fLINE (min) a fenti RMS érték frekvenciáját jelöli, amely feltételezhető 47Hz-nek.

A fenti egyenletre hivatkozva, a minimum 75 V-os ömlesztett feszültségérték elérése érdekében 85% -os hatékonyság mellett a Cin-értéknek 126uF körül kell lennie, prototípusunkban a 180uF-et rendben találták.

A Tansformer fordulatszámának kiszámítása:

A transzformátor fordulati számításának megkezdéséhez meg kell találni a legkedvezőbb kapcsolási frekvenciát.

Bár az UC2842 IC-t 500 kHz maximális frekvencia előállítására adták meg, az összes megvalósítható és a hatékonysággal kapcsolatos paramétert figyelembe véve úgy döntöttek, hogy az eszközt 110 kHz körül választják és állítják be.

Ez lehetővé tette, hogy a tervezés a transzformátor méretét, az EMI szűrő méretét tekintve ésszerűen kiegyensúlyozott legyen, és a műveleteket továbbra is az elviselhető veszteségeken belül tartsa.

Az Nps kifejezés a transzformátor primerjére utal, és ez az alkalmazott meghajtó mosfet besorolásától és a másodlagos egyenirányító dióda specifikációitól függően határozható meg.

Az optimális mosfet besoroláshoz először ki kell számolnunk a csúcs térfogatfeszültséget a maximális RMS feszültségértékre hivatkozva, amely esetünkben 265V AC bemenet. Ezért:

Az egyszerűség és a költséghatékonyság érdekében ehhez a 12 V 2 amperes smps áramkör prototípusához egy 650 V-os besorolású mosfet IRFB9N65A-t választottak.

Ha úgy gondoljuk, hogy a mosfet lefolyó maximális feszültsége a specifikációjának 80% -a körül van, és a maximális ömlesztett bemeneti tápegység megengedett feszültségcsúcsának 30% -át vesszük, akkor az eredő visszavert kimeneti feszültség várhatóan alacsonyabb lesz, mint 130 V, a következő egyenletben kifejezve:

Ezért egy 12 V-os kimenetnél a maximális elsődleges / szekunder transzformátor fordulási aránya vagy az NPS kiszámítható az alábbi egyenlet szerint:

Tervezésünkben az Nps = 10 fordulatszámot beépítettük.

Ezt a tekercselést úgy kell kiszámítani, hogy képes legyen egy feszültség előállítására, amely valamivel magasabb lehet, mint az IC minimális Vcc specifikációja, így az IC optimális körülmények között képes működni, és a stabilitás megmarad az egész áramkörben.

Az Npa segédtekercs a következő képlet szerint számítható:

A transzformátor segédtekercsét előfeszítésre és az IC működési ellátására használják.

A kimeneti dióda esetében a feszültségfeszültség ekvivalens lehet a kimeneti feszültséggel és a visszavert bemeneti tápellátással, az alábbiak szerint:

A „csengő” jelenség miatti feszültségtüskék ellensúlyozása érdekében szükségesnek tartották a Schottky-diódát, amelynek 60 V vagy magasabb blokkolási feszültsége volt, és ezt a konstrukciót alkalmazták.

A nagyfeszültségű áram-csúcsfaktor távoltartása érdekében ez is flyback átalakító tervezték folyamatos vezetési üzemmóddal (CCM) dolgozni.

A maximális terhelési ciklus kiszámítása:

A fenti bekezdésben leírtak szerint, miután kiszámítottuk a transzformátor NPS-jét, az előírt maximális Dmax munkaciklus kiszámítható az átviteli függvény segítségével, a CCM alapú átalakítókhoz rendelt módon, a részletek az alábbiakban láthatók:

Transzformátor induktivitása és csúcsárama

A tárgyalt 12V 2 amperes smps áramkörben a transzformátor Lp induktivitását a CCM paraméterei szerint határoztuk meg. Ebben a példában az induktivitást úgy választották meg, hogy az átalakító 10% -os terheléssel és minimális térfogatfeszültséggel képes bejutni a CCM munkaterületébe annak érdekében, hogy a kimenet hullámzása a legkisebb legyen.

A különféle műszaki előírásokkal és képletekkel kapcsolatos további részletekért tanulmányozza a eredeti adatlap itt