I dette indlæg diskuterer vi omfattende et 2 simpelt 12V 2 amp SMPS kredsløb ved hjælp af IC UC2842. Vi studerer et 2 amp flyback-design ved at evaluere forskellige formler, der giver de nøjagtige valgoplysninger for transformatorviklingen og delespecifikationerne.

Design nr. 1: Introduktion

Det første design er baseret på den alsidige IC VIPer53-E.

VIPer53-E er bygget med en forbedret strømtilstand PWM-controller, der har en højspændings MDMesh ™ Power MOSFET inden for den samme pakke. VIPer53-E findes i et par forskellige pakker, DIP8 og PowerSO-10. Benchmark-kortet er utvivlsomt en offline strømforsyning med bred vifte, der inkluderer VIPer53-E designet til sekundær regulering ved at betjene PWM-controlleren via en opto- kobling. Skiftefrekvensen er 100 kHz, og den samlede udgangseffekt er 24 W.

Nedenfor er et par af de vigtigste funktioner i IC:

• SMPS-baseret strømforsyning til generelle formål
• Nuværende tilstandskontrol sammen med variabel begrænsningsfacilitet
• Effektivitet omkring godt 75%
• Output er beskyttet med en kortslutnings- og overbelastningsbeskyttelse
• Overtemperatur styres også gennem en indbygget beskyttelse mod termisk nedlukning
• Overholder EN55022 klasse B EMI-specifikation og Blue Angel-standarder.

Kredsløbsdiagrammet for det foreslåede 12V 2 amp kredsløb ved hjælp af VIPer53-E kunne ses i nedenstående billede:

VIPer53-E 12V 2 amp 24 watt SMPS kredsløb

DOWNLOAD KOMPLET PCB OG DELELISTE

De vigtigste driftsforhold kan studeres gennem følgende billede:

Transformer detaljer:

Ferritkernetransformatorviklingsdetaljerne for ovenstående SMPS-kredsløb kunne analyseres i henhold til de data, der er angivet i følgende figur:

Flere oplysninger om VIPer53-E kan studeres i denne artikel

Design nr. 2: Introduktion

Det næste design er baseret på IC UC2842 fra Texas Instruments , som også kan bruges til at opbygge et solidt, meget pålideligt SMPS-kredsløb med høj kvalitet, klassificeret til 12V, og med en strømudgang @ 2 amp til 4 ampere.

Det komplette kredsløbsdiagram for dette design kan ses i følgende figur:

Lad os prøve at forstå funktionerne og kritikken for nogle få af de vigtigste komponenter, der bruges i dette 12V 2 amp SMPS-kredsløb:

Cin Input Bulk kondensator og minimum bulk spænding:

Den viste bulk-kondensator Cin kan inkorporeres ved hjælp af en enkelt eller få kondensatorer parallelt, muligvis ved hjælp af en induktor på tværs af dem for at eliminere støj, der genereres på grund af differentiel-ledning. Værdien af denne kondensator bestemmer niveauet for minimumsspænding.

Hvis en Cin med en lavere værdi bruges til at reducere den minimale bulkspænding, kan det resultere i hævet primær spidsstrøm, der overbelaster skiftemosfeterne og også transformeren.

“4 bit tæller ved hjælp af d flip flop ”

Tværtimod at holde værdien større kan resultere i højere spidsstrøm på mosfet og trafo, hvilket heller ikke er acceptabelt, og derfor bør der vælges en rimelig værdi som angivet i diagrammet.
Det kan gøres ved hjælp af følgende formel:

Her angiver Vin (min) RMS-værdien for den minimale vekselstrømsindgangsspænding, der er omkring 85 V RMS.

fLINE (min) angiver frekvensen af ovenstående RMS-værdi, som kan antages at være 47Hz.

Under henvisning til ovenstående ligning skal Cin-værdien være omkring 126uF for at opnå et minimum på 75V bulk spændingsværdi ved 85% effektivitet, i vores prototype 180uF blev det fundet at være fint.

Beregning af drejningsforholdene til Tansformer:

Til at begynde med transformatorens drejeberegning skal den mest gunstige skiftefrekvens findes.

Selvom IC UC2842 er specificeret til at producere en maksimal frekvens på 500 kHz, under hensyntagen til alle mulige og effektivitetsrelaterede parametre blev det besluttet at vælge og indstille enheden til omkring 110 kHz.

Dette gjorde det muligt for designet at være rimeligt afbalanceret med hensyn til transformerstørrelse, EMI-filterdimension og stadig holde operationerne inden for de tålelige tab.

Udtrykket Nps henviser til transformatorens primære, og dette kan bestemmes afhængigt af klassificeringen af driver-mosfet, der anvendes sammen med klassificeringen af de sekundære ensretterdiodespecifikationer.

For en optimal mosfet-vurdering skal vi først beregne spidsbelastningsspændingen med reference til den maksimale RMS-spændingsværdi, der er 265V input AC i vores tilfælde. Derfor har vi:

Af hensyn til enkelhed og omkostningseffektivitet blev en 650V-klassificeret mosfet IRFB9N65A valgt til denne 12V 2 amp smps kredsløbsprototype.

Hvis vi betragter den maksimale spændingsspænding på mosfet-afløbet for at være omkring 80% af dens specifikationer og tager 30% som den tilladte spændingsstigning fra den maksimale bulk-inputforsyning, kan den resulterende reflekterede udgangsspænding forventes at være lavere end 130 V udtrykt i følgende ligning:

Derfor kan det maksimale primære / sekundære omdrejningsforhold for transformeren eller NPS beregnes som angivet i følgende ligning for en 12V-udgang:

I vores design er et drejningsforhold på Nps = 10 blevet indarbejdet.

Denne vikling skal beregnes på en sådan måde, at den er i stand til at producere en spænding, der kan være lidt højere end den minimale Vcc-specifikation for IC'en, så IC'en er i stand til at fungere under optimale forhold og stabilitet opretholdes i hele kredsløbet.

Hjælpeviklingen Npa kan beregnes som vist i følgende formel:

Hjælpeviklingen i transformatoren bruges til forspænding og levering af driftsforsyningen til IC.

“dobbeltpolet enkeltkastkontakt ledningsdiagram ”

Nu for udgangsdioden kan spændingsspændingen på den svare til udgangsspændingen og den reflekterede indgangsforsyning som angivet nedenfor:

For at imødegå spændingsspidserne på grund af 'ringende' fænomen blev en Schottky-diode, der var klassificeret med en blokeringsspænding på 60 V eller højere, følt nødvendig og anvendt i dette design.

Også for at holde højspændingsstrømspidsfaktor væk, dette flyback konverter er designet at arbejde med en kontinuerlig ledningstilstand (CCM).

Beregning af den maksimale driftscyklus:

Som diskuteret i ovenstående afsnit, når vi først har beregnet transformatorens NPS, kan den krævede maksimale driftscyklus Dmax beregnes gennem overføringsfunktionen som tildelt til CCM-baserede omformere, detaljerne kan eb være vidne til nedenfor:

Transformatorinduktans og maksimal strøm

I vores diskuterede 12V 2 amp smps kredsløb blev transformatorens magnetiserende induktans Lp bestemt i henhold til CCM-parametrene. I dette eksempel blev induktansen valgt således, at konverteren er i stand til at komme ind i CCM-arbejdsområdet med omkring 10% belastning og ved hjælp af minimum bulk spænding for at holde output krusningen til den laveste.