В этом посте мы подробно обсудим 2 простых схемы SMPS 12 В 2 А с использованием микросхемы UC2842. Мы изучаем конструкцию с обратным ходом на 2 А, оценивая различные формулы, которые обеспечивают точный выбор обмотки трансформатора и спецификации деталей.

Дизайн №1: Введение

Первая конструкция основана на универсальной ИМС VIPer53-E.

VIPer53-E построен с улучшенным ШИМ-контроллером в токовом режиме, который имеет высоковольтный МОП-транзистор MDMesh ™ Power в том же корпусе. VIPer53-E можно найти в паре отдельных пакетов, DIP8 и PowerSO-10. Тестовая плата, несомненно, представляет собой автономный источник питания с широким диапазоном, который включает VIPer53-E, предназначенный для вторичного регулирования путем управления ШИМ-контроллером через опто- муфта. Частота коммутации 100 кГц, общая выходная мощность 24 Вт.

Ниже приведены некоторые из основных характеристик ИС:

• Блок питания общего назначения на базе SMPS
• Управление текущим режимом вместе с возможностью переменного ограничения
• КПД около 75%
• Выход защищен защитой от короткого замыкания и перегрузки.
• Превышение температуры также контролируется с помощью встроенной защиты от теплового отключения.
• Соответствует требованиям EMI EN55022 класса B и стандартам Blue Angel.

Принципиальная схема предлагаемой схемы 12 В 2 А с использованием VIPer53-E может быть показана на изображении ниже:

СКАЧАТЬ ПОЛНЫЙ СПИСОК ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И ДЕТАЛЕЙ

Основные рабочие условия можно изучить на следующем изображении:

Детали трансформатора:

Детали обмотки трансформатора с ферритовым сердечником для вышеуказанной схемы SMPS можно проанализировать в соответствии с данными, представленными на следующем рисунке:

Более подробную информацию о VIPer53-E можно изучить в этой статье

Дизайн №2: Введение

Следующий дизайн основан на Микросхема UC2842 от Texas Instruments , который также может быть использован для создания высококачественной, твердотельной, очень надежной схемы SMPS с номиналом 12 В и токовым выходом от 2 до 4 ампер.

Полная принципиальная схема этой конструкции представлена на следующем рисунке:

Давайте попробуем разобраться в функциях и важности некоторых основных компонентов, используемых в этой схеме ИИП на 12 В 2 А:

Cin Входной объемный конденсатор и минимальное объемное напряжение:

Показанный конденсатор большой емкости Cin может быть включен с использованием одного или нескольких конденсаторов, включенных параллельно, возможно, путем использования индуктивности поперек них для устранения шума, возникающего из-за дифференциальной проводимости. Значение этого конденсатора определяет уровень минимального объемного напряжения.

Если для уменьшения минимального объемного напряжения используется более низкое значение Cin, это может привести к увеличению пикового тока первичной обмотки и перегрузке переключаемых полевых транзисторов, а также трансформатора.

“что такое сухая ячейка ”

Напротив, поддержание большего значения может привести к более высокому пиковому току на МОП-транзисторе и тракте, что также недопустимо, поэтому следует выбрать разумное значение, указанное на диаграмме.
Это можно сделать по следующей формуле:

Здесь Vin (min) указывает среднеквадратичное значение минимального входного напряжения переменного тока, которое составляет около 85 В.

fLINE (min) обозначает частоту вышеуказанного среднеквадратичного значения, которое можно принять равным 47 Гц.

Что касается приведенного выше уравнения, для достижения минимального значения объемного напряжения 75 В при КПД 85% значение Cin должно быть около 126 мкФ, в нашем прототипе 180 мкФ было достаточно.

Расчет передаточных чисел Tansformer:

Чтобы начать расчет числа оборотов трансформатора, необходимо определить наиболее подходящую частоту коммутации.

Хотя IC UC2842 рассчитан на максимальную частоту 500 кГц, с учетом всех возможных параметров и параметров, связанных с эффективностью, было решено выбрать и установить устройство на частоте около 110 кГц.

Это позволило сбалансировать конструкцию с точки зрения размера трансформатора, размера фильтра электромагнитных помех и при этом сохранить работу в пределах допустимых потерь.

Термин Nps относится к первичной обмотке трансформатора, и это может быть определено в зависимости от номинала используемого МОП-транзистора драйвера наряду с номинальными характеристиками вторичного выпрямительного диода.

Для оптимального номинала МОП-транзистора нам сначала необходимо рассчитать пиковое объемное напряжение относительно максимального значения среднеквадратичного напряжения, которое в нашем случае составляет 265 В переменного тока на входе. Поэтому у нас есть:

Ради простоты и экономической эффективности для этого прототипа схемы smps на 12 В 2 А был выбран МОП-транзистор IRFB9N65A с номинальным напряжением 650 В.

Если мы считаем, что максимальное напряжение на стоке МОП-транзистора составляет около 80% от его технических характеристик, и принимая 30% в качестве допустимого скачка напряжения от максимального входного источника питания, можно ожидать, что результирующее отраженное выходное напряжение будет ниже 130 В. выражается в следующем уравнении:

Следовательно, для выхода 12 В максимальное отношение витков первичной / вторичной обмотки трансформатора или NPS можно рассчитать, как показано в следующем уравнении:

В нашей конструкции коэффициент поворота Nps = 10 был включен.

Эта обмотка должна быть рассчитана таким образом, чтобы она могла генерировать напряжение, которое может быть немного выше, чем минимальное значение Vcc, указанное для ИС, чтобы ИС могла работать в оптимальных условиях и поддерживать стабильность во всей цепи.

Вспомогательная обмотка Npa может быть рассчитана по следующей формуле:

Вспомогательная обмотка трансформатора используется для смещения и обеспечения рабочего питания ИС.

“SR to JK Вьетнамки ”

Теперь для выходного диода напряжение на нем может быть эквивалентно выходному напряжению и отраженному входному питанию, как показано ниже:

Чтобы противодействовать скачкам напряжения из-за явления «звона», в этой конструкции было сочтено необходимым использовать диод Шоттки с номинальным напряжением блокировки 60 В или выше.

Также для предотвращения скачков тока высокого напряжения этот Обратный преобразователь разработан работать в режиме непрерывной проводимости (CCM).

Расчет максимального рабочего цикла:

Как обсуждалось в предыдущем параграфе, после расчета NPS трансформатора необходимый максимальный рабочий цикл Dmax может быть рассчитан с помощью передаточной функции, назначенной для преобразователей на базе CCM, подробности можно увидеть ниже:

Индуктивность трансформатора и пиковый ток

В обсуждаемой нами схеме 12 В 2 А smps намагничивающая индуктивность трансформатора Lp была определена в соответствии с параметрами CCM. В этом примере индуктивность была выбрана так, чтобы преобразователь мог попасть в рабочую зону CCM с нагрузкой около 10% и с использованием минимального объемного напряжения, чтобы поддерживать пульсации на выходе на самом низком уровне.