Цепь регулируемого импульсного источника питания - 50 В, 2,5 А

Объясненная схема переменного импульсного источника питания разработана на основе встроенного контроллера импульсного источника питания типа L4960 от SGS. Основные характеристики этого импульсного регулятора можно резюмировать из следующих данных:

Основные особенности

1. Диапазон входного напряжения: 9-50 В постоянного тока
2. Выходное напряжение регулируется от 5 до 40 В.
3. Максимально доступный выходной ток: 2,5 А.
4. Максимально возможная выходная мощность: 100 Вт.
5. Интегрированная схема плавного пуска.
6. Стабилизированный внутренний эталонный уровень с запасом ± 4%
7. Работает с несколькими внешними частями.
8. Коэффициент заполнения: 0-1.
9. Высокая эффективность, имея в до 90%.
10. Имеет внутреннюю тепловую защиту от перегрузки.
11. Включает внутренний ограничитель тока, который обеспечивает полную защиту от короткого замыкания.

Характеристики выводов микросхемы показаны на следующем рисунке. L4964 заключен в эксклюзивный 15-контактный корпус, рассчитанный на ток до 4 А.

Работа встроенной схемы плавного пуска и ограничителя тока показана на нижеприведенных чертежах сигналов соответственно.

Цепь отключения при перегреве в L4960 срабатывает, как только температура корпуса ИС поднимается выше 125 ° C. Из соображений безопасности рекомендуется использовать схему импульсного источника питания с трансформаторной схемой.

Входное переменное напряжение на печатную плату поступает от вторичной обмотки сетевого трансформатора, что означает, что постоянный ток на ИС как минимум на 3 В выше необходимого выходного напряжения с максимально возможным выходным током. Понятно, что трансформатор по сути представляет собой тороидальную модель.

Описание схемы

Упрощенная схема

На приведенных выше схемах показана конструкция секции переменного тока сетевого трансформатора и импульсного источника питания постоянного тока соответственно. Напряжение переменного тока со стороны вторичной обмотки поступает на отдельные входы на плате питания, а центральный отвод подключается к линии заземления.

Нерегулируемое входное напряжение Ui для ИС проходит через двухполупериодную схему выпрямителя, состоящую из пары диодов 1N5404, D1-D2 на 3 А, а также конденсатора фильтра Ct. Схема, состоящая из R1-C3-C4, показывает усиление замкнутого контура регулирования. Другой каскад схемы, использующий C2 -R2, сконфигурирован для генерации частоты генератора приблизительно 100 кГц.

Конденсатор C5 C5 фактически выполняет две функции: он определяет время плавного пуска, как показано на изображении сигнала выше, а также средний ток короткого замыкания. Вход обратной связи L4962 соединен с переходом делителя выходного напряжения R3 -R4. Выходное напряжение Uo L4960 определяется с помощью следующих расчетов.

Uo = 5,1 [(R 3 + R4) / R3] при условии, что Ui - Uo ≥ 3 В.

Обратите внимание, что наименьшее значение Ui должно быть 9 В. Мы можем получить фиксированное выходное напряжение 5,1 В (± 4%), как только R3 будет удален, а R4 заменен коротким замыканием. Если R3 выбран с фиксированным значением 5K6, R4 индивидуально определяет выходное напряжение:

Uo =9 V: R4 = 4K3
Uo =12 V: R4 = 7K6
Uo = 15 В: R4 = 10 кОм
Uo = 18 В: R4 = 14K
Uo =24 V: R4 = 20K

Конструкция может быть преобразована в источник питания с регулируемым режимом переключения, используя R3 = 6K8 и модернизируя R3 с помощью потенциометра 25K. Диод D3 встроен для защиты IC. Этот быстрый выпрямитель ограничивает отрицательные выбросы на входе индуктора до безопасного уровня от 0,6 до 1 В для каждого периода выключения внутреннего выходного транзистора ИС.

Если бы D3 не было, это могло бы вызвать опасное повышение потенциала вывода 7 ИС до многих вольт ниже потенциала земли. Индуктор L1 вместе с диодом D3 и конденсатором C6 C7 действует как понижающий преобразователь для регулирования выхода в коммутируемом режиме, тем самым вызывая гораздо меньшее тепловыделение по сравнению с любой другой линейной схемой IC, такой как LM338.

Строительство

Компактная дорожка печатной платы и компоновка компонентов могут быть визуализированы на следующем изображении.

Собирать плату на самом деле очень просто. Начните с выбора резисторов R3 и R4, как упоминалось ранее. Сначала соберите детали, которые находятся вокруг центра печатной платы, например, R1… R4 включительно, а также C2 C5.

Перед тем, как приступить к пайке деталей, убедитесь, что регулятор IC1 и силовой диод D1 зажаты винтом / гайкой вплотную к одному общему радиатору, как показано на изображении накладки компонентов.

Не забудьте обеспечить хорошую электрическую изоляцию радиатора от металлического язычка микросхемы, используя более толстую слюдяную шайбу и втулку из пластикового материала. Вы можете использовать тип BYV28 для диода D3 .. Какой бы тип диода ни был выбран, убедитесь, что изоляция микрофона выполнена с помощью прибора для проверки целостности цепи!

Вставьте контакты ICI и D3 в соответствующие отверстия на печатной плате до тех пор, пока радиатор не прижмется к поверхности печатной платы. Теперь припаяйте выводы и отрежьте от них оставшуюся ненужную часть выводов. После этого установите остальные детали, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 и D2.

Убедитесь в правильности ориентации и полярности контактов диода и электролитических конденсаторов. Следует проявлять чрезмерное внимание, чтобы предотвратить любую возможность короткого замыкания между обмоткой сердечника дросселя и радиатором IC. Рекомендуется закрепить L1 с помощью центрального нейлонового болта и гайки.

Тестирование и эффективность

Начните процедуру тестирования с проверки размещения, изоляции и направления каждого компонента на печатной плате, прежде чем подключать плату к проводам вторичной обмотки трансформатора.

Следует отметить, что этот регулируемый импульсный источник питания требует постоянного подключения нагрузки на выходе для оптимальной работы. Когда на SMPS подается напряжение 30 В переменного тока и нагрузка 2 А, подключенная к выходному напряжению 5 В, температура радиатора не должна превышать 60 ° C при комнатной температуре.

Ожидаемый КПД схемы при таких обстоятельствах составляет около 68%. КПД повышается до 80% при Uo = 10 В, 85% при Uo = 15 В, до 87% при Uo = 25 В, и все это при номинальной нагрузке 2 А.

Техническая спецификация