Sådan ændres SMPS for justerbar strøm og spændingsudgang

Sådan ændres SMPS for justerbar strøm og spændingsudgang

Denne artikel diskuterer en metode, hvorigennem enhver klar SMPS kan konverteres til et variabelt strøm-smps-kredsløb ved hjælp af et par eksterne jumperlinks.



I en af ​​de tidligere artikler lærte vi, hvordan man laver et SMPS-kredsløb med variabel spænding ved at anvende et simpelt shuntregulator-trin, i det nuværende hack bruger vi også det samme kredsløbstrin til implementering af en variabel strømoutputfunktion.

Hvad er SMPS

SMPS står for Switch-Mode-Power-Supply, der bruger en højfrekvent ferritbaseret switch-konverter til konvertering af AC 220V til DC. Brug af en høj frekvens ferrittransformator gør systemet meget effektivt med hensyn til kompakthed, strømtab og omkostninger.





SMPS-konceptet i dag har næsten fuldstændigt erstattet de traditionelle jernkernetransformere og har omdannet disse enheder til et meget kompakt, letvægts og effektivt strømadapteralternativ.

Men da SMPS-enheder er almindeligt tilgængelige som faste spændingsmoduler, bliver det ret vanskeligt at opnå en foretrukken spænding i henhold til brugerens applikationsbehov.



For eksempel til opladning af et 12V batteri kan man have brug for en udgangsspænding på omkring 14,5V, men denne værdi er ret mærkelig og ikke-standard, vi kan finde det ekstremt svært at få en SMPS bedømt med disse specifikationer på markedet.

Selvom der findes variable SMPS-kredsløb på markedet, kan disse være dyrere end de almindelige varianter med fast spænding, og derfor ser det mere interessant og ønskeligt at finde en metode til at omdanne en eksisterende SMPS til en fast spænding til en variabel type.

Ved at undersøge konceptet lidt var jeg i stand til at finde en meget enkel metode til implementering af det samme, lad os lære at gennemføre denne ændring.

Du finder en populær 12V 1amp SMPS-kredsløb i min blog, som faktisk har en indbygget variabel spændingsfunktion.

Funktionen af ​​optokobler i SMPS

I det ovennævnte sammenkædede indlæg diskuterede vi, hvordan en optokobler spillede en vigtig rolle i at levere den afgørende konstante output-funktion til enhver SMPS.

Optokoblingens funktion kan forstås med følgende korte forklaring:

Optokoblingen har et indbygget LED / fototransistorkredsløb, denne enhed er integreret med SMPS-udgangstrinnet således, at når udgangen har en tendens til at stige over den usikre tærskel, lyser LED'en inde i optoen og tvinger fototransistoren til at lede.

Fototransistoren er til gengæld konfigureret på tværs af et følsomt 'lukkepunkt' af SMPS-drivertrinet, hvor ledningen af ​​fototransistoren tvinger indgangstrinnet til at lukke ned.

Ovenstående betingelse resulterer i, at SMPS-output også øjeblikkeligt lukkes ned, men i det øjeblik denne omskiftning starter, korrigeres og gendannes output til den sikre zone, og LED'en inde i opto deaktiveres, hvilket igen tænder for SMPS's indgangstrin.

Denne operation fortsætter med at cykle hurtigt fra Til til FRA og omvendt og sikrer en konstant spænding ved udgangen.

Justerbar strøm SMPS-modifikation

For at opnå en aktuel kontrolfunktion i enhver SMPS søger vi endnu en gang hjælp fra optokoblingen.

Vi implementerer en simpel ændring ved hjælp af en BC547-transistorkonfiguration som vist nedenfor:

Under henvisning til ovenstående design får vi en klar idé om, hvordan man ændrer eller laver et SMPS-driverkredsløb med variabel strøm.

Optokoblingen (angivet med rød firkant) vil være til stede som standard for alle SMPS-moduler, og forudsat at TL431 ikke er til stede, er vi muligvis nødt til at konfigurere hele konfigurationen forbundet med optokobler-LED.

Hvis TL431-trinnet allerede er en del af SMPS-kredsløbet, skal vi i så fald bare overveje at integrere BC547-trinnet, som bliver eneansvarlig for den foreslåede strømstyring af kredsløbet.

BC547 kan ses forbundet med sin kollektor / emitter over TL431 ICs katode / anode, og basen af ​​BC547 kan ses forbundet med output (-) fra SMPS via en gruppe valgbare modstande Ra, Rb, Rc, Rd .

Disse modstande, der befinder sig mellem basen og emitteren på BC547-transistoren, begynder at fungere som strømfølere til kredsløbet.

Disse beregnes korrekt, således at forskellige strømgrænser introduceres ved linjen ved at flytte jumperforbindelsen hen over de relevante kontakter.

Når strømmen har tendens til at stige ud over den indstillede tærskel som bestemt af værdierne for de tilsvarende modstande, udvikles en potentiel forskel på tværs af basen / emitteren på BC547, som bliver tilstrækkelig til at tænde transistoren, kortslutte TL431 IC mellem opto LEd og jord.

Ovenstående handling lyser straks lysdioden i opto og sender et 'fejl' signal til indgangssiden af ​​SMPS via optos indbyggede fototransistor.

Tilstanden forsøger straks at udføre en nedlukning på tværs af udgangssiden, som igen forhindrer BC547 i at lede, og situationen svinger fra TIL til FRA og TIL hurtigt, hvilket sikrer, at strømmen aldrig overstiger den forudbestemte tærskel.

Modstandene Ra ... Rd kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

R = 0,7 / afskæringsstrømstærskel

For eksempel, hvis vi antager, at vi vil tilslutte en LED ved udgangen med en strømværdi på 1 amp.

Vi kan indstille værdien af ​​den tilsvarende modstand (valgt af jumperen) som:

R = 0,7 / 1 = 0,7 ohm

Effekten af ​​modstanden kan simpelthen opnås ved at gange varianterne, dvs. 0,7 x 1 = 0,7 watt eller blot 1 watt.

Den beregnede modstand sikrer, at udgangsstrømmen til lysdioden aldrig krydser 1 amp-mærket og derved beskytter lysdioden mod beskadigelse. Andre værdier for de resterende modstande kan beregnes korrekt for at få den ønskede variabel strømindstilling i SMPS-modulet.

Ændring af en fast SMPS til SMPS med variabel spænding

Dette følgende indlæg forsøger at bestemme en metode, hvorigennem enhver SMPS kan gøres til en variabel strømforsyning til opnåelse af ethvert ønsket spændingsniveau fra 0 til maksimum.

Hvad er Shunt Regulator

Vi finder ud af, at det anvender et shuntregulator kredsløbstrin til udførelse af variabel spændingsfunktion i designet.

Et andet interessant aspekt er, at denne shuntregulatorenhed implementerer funktionen ved at regulere indgangen på optokoblingen til kredsløbet.

Nu da et feedback opto-koblingstrin altid anvendes i alle SMPS-kredsløb, kan man ved at indføre en shuntregulator let omdanne en fast SMPS til en variabel modstykke.

Faktisk kan man også oprette et variabelt SMPS-kredsløb ved hjælp af det samme princip som forklaret ovenfor.

Det kan være en god idé at lære mere om hvad er en shuntregulator, og hvordan det fungerer .

Procedurer:

Med henvisning til følgende eksempler på kredsløb er vi i stand til at finde den nøjagtige placering af shuntregulatoren og dens konfigurationsoplysninger:

Se nederste højre side af diagrammet markeret med røde stiplede linjer, det viser den variable del af kredsløbet, vi er interesseret i. Dette afsnit bliver ansvarlig for de tilsigtede spændingsreguleringshandlinger.

Her kan modstanden R6 erstattes med en 22K pot til at gøre designvariablen.

Forstørrelse af dette afsnit giver et bedre overblik over de involverede detaljer:

Identifikation af optokobleren

Hvis du har et SMPS-kredsløb med fast spænding, skal du åbne det og bare holde øje med optokobleren i designet, det vil for det meste være placeret lige omkring den centrale ferrittransformator, som det kan ses på følgende billede:

Når du har fundet optokoblingen, skal du rydde op ved at fjerne alle de dele, der er knyttet til udgangssiden af ​​optoen, hvilket betyder på tværs af stifterne, der kan være mod udgangssiden af ​​SMPS-printkortet.

Og tilslut eller integrer disse optikstifter med det samlede kredsløb ved hjælp af TL431, vist i det foregående diagram.

Du kan samle TL431-sektionen på et lille stykke almindeligt PCB og lime det på SMPS-hovedkortet.

Hvis dit SMPS-kredsløb ikke har en outputfilterspole, kan du simpelthen kortslutte de to positive sider ved TL431-kredsløbet og slutte til afslutningen til katoden på SMPS-udgangsdioden.

Antag dog, at din SMPS allerede inkluderer TL431-kredsløbet med optokoblingen, så find blot placeringen af ​​R6-modstanden og udskift den med en gryde (se R6-placering i det første diagram ovenfor).

Glem ikke at tilføje en 220 ohm eller 470 ohm modstand i serie med POT, ellers kan justering af potten til det øverste niveau øjeblikkeligt beskadige TL431 shunt-enheden.

Det er det, nu ved du nøjagtigt, hvordan du konverterer eller laver et SMPS-kredsløb med variabel spænding ved hjælp af de ovenfor forklarede trin.

OPDATER

Det følgende billede viser måske den nemmeste måde at tilpasse et SMPS-kredsløb til at få en variabel spænding og strømfunktioner. Se hvordan potterne eller forudindstillingerne skal konfigureres på tværs af optokoblingen for at opnå de tilsigtede resultater:

Hvis du er i tvivl om designet eller forklaringen, er du velkommen til at udtrykke gennem dine kommentarer.




Forrige: Hvordan man laver ultralyds fjernbetjeningskredsløb Næste: Fjernstyret vognkreds uden mikrocontroller