I det här inlägget diskuterar vi omfattande en 2 enkel 12V 2 amp SMPS-krets med hjälp av IC UC2842. Vi studerar en 2 amp flyback-design genom att utvärdera olika formler, som ger exakta urvalsdetaljer för transformatorlindningen och delspecifikationerna.

Design nr 1: Introduktion

Den första designen är baserad på den mångsidiga IC VIPer53-E.

VIPer53-E är byggd med ett förbättrat strömläge PWM-kontroller som har en högspännings-MDMesh ™ Power MOSFET inom samma paket. VIPer53-E finns i ett par olika paket, DIP8 och PowerSO-10. Benchmark-kortet är utan tvekan en offlineströmförsörjning med bred räckvidd som inkluderar VIPer53-E designad för sekundär reglering genom att manövrera PWM-styrenheten via en opto- kopplare. Kopplingsfrekvensen är 100 kHz och den totala uteffekten är 24 W.

Nedan ges några av de viktigaste funktionerna i IC: n:

• SMPS-baserad strömförsörjning för allmänt ändamål
• Styrning av nuvarande läge tillsammans med variabel begränsningsfunktion
• Effektivitet runt 75%
• Utgången skyddas med kortslutnings- och överbelastningsskydd
• Övertemperaturen styrs också genom ett inbyggt skydd för termiskt avstängning
• Uppfyller EN55022 klass B EMI-specifikation och Blue Angel-standarder.

Kopplingsschemat för den föreslagna 12V 2 amp-kretsen med VIPer53-E kan bevittnas i bilden nedan:

LADDA NER KOMPLETT PCB OCH DELAR-LISTA

De viktigaste driftsförhållandena kan studeras genom följande bild:

Transformatorinformation:

Ferritkärntransformatorlindningsdetaljerna för ovanstående SMPS-krets kunde analyseras enligt de data som tillhandahålls i följande figur:

Mer information om VIPer53-E kan studeras i den här artikeln

Design nr 2: Introduktion

Nästa design är baserad på IC UC2842 från Texas Instruments , som också kan användas för att bygga en högkvalitativ, solid state, mycket tillförlitlig SMPS-krets med 12 V, och med en strömutgång @ 2 amp till 4 ampere.

Hela kretsschemat för denna design kan ses i följande bild:

Låt oss försöka förstå funktionerna och kritiken hos några av huvudkomponenterna som används i denna 12V 2 amp SMPS-krets:

Cin Input Bulk kondensator och minsta bulk spänning:

Den visade bulkkondensatorn Cin kan införlivas med användning av en eller några få kondensatorer parallellt, möjligen genom att använda en induktor över dem för att eliminera brus som alstras på grund av differentiell ledning. Värdet på denna kondensator bestämmer nivån på minsta bulkspänning.

Om ett Cin-lägre värde används för att minska minsta bulkspänning, kan det leda till ökad primär toppström som överbelastar växlingsmusklerna och även transformatorn.

“hur fungerar en sändare ”

Tvärtom att hålla värdet större kan resultera i högre toppström på mosfet och trafo, vilket inte heller är acceptabelt, därför bör ett rimligt värde som anges i diagrammet väljas.
Det kan göras med följande formel:

Här indikerar Vin (min) RMS-värdet för den minsta växelströmsingångsspänningen som är cirka 85 V RMS.

fLINE (min) anger frekvensen för ovanstående RMS-värde som kan antas vara 47Hz.

Med hänvisning till ovanstående ekvation, för att uppnå ett minimum av 75V bulk spänningsvärde, vid 85% effektivitet, kommer Cin-värdet att behöva vara runt 126uF, i vår prototyp 180uF visade sig vara bra.

Beräkning av Tansformer-svängningsförhållandena:

Till att börja med transformatorns svängberäkning måste den mest gynnsamma omkopplingsfrekvensen redovisas.

Även om IC UC2842 är specificerad för att producera en maximal frekvens på 500 kHz, med tanke på alla möjliga och effektivitetsrelaterade parametrar, beslutades att välja och ställa in enheten på cirka 110 kHz.

Detta gjorde det möjligt för konstruktionen att vara rimligt balanserad när det gäller transformatorstorlek, EMI-filterdimension och fortfarande hålla operationerna inom de acceptabla förlusterna.

Uttrycket Nps hänför sig till transformatorns primär och detta kan bestämmas beroende på klassificeringen av drivmosfetten som används tillsammans med klassificeringen av de sekundära likriktardiodspecifikationerna.

För att få ett optimalt mosfetvärde måste vi först beräkna toppvolymspänningen med referens till det maximala RMS-spänningsvärdet som är 265V ingångs AC i vårt fall. Därför har vi:

För enkelhets skull och kostnadseffektivitet valdes en 650V-klassad mosfet IRFB9N65A för denna 12V 2 amp smps kretsprototyp.

Om vi anser att den maximala spänningsspänningen på mosfetavloppet är cirka 80% av specifikationerna, och tar 30% som den tillåtna spänningsökningen från den maximala bulkingångsförsörjningen, kan den resulterande reflekterade utspänningen förväntas vara lägre än 130V som uttryckt i följande ekvation:

För en 12V-utgång kan därför det maximala primära / sekundära transformatorns svängningsförhållande eller NPS beräknas enligt vad som anges i följande ekvation:

I vår design har ett vändförhållande på Nps = 10 införlivats.

Denna lindning måste beräknas på ett sådant sätt att den kan producera en spänning som kan vara lite högre än den minsta Vcc-specifikationen för IC, så att IC kan fungera under optimala förhållanden och stabilitet bibehålls genom hela kretsen.

Hjälplindningen Npa kan beräknas enligt följande formel:

Hjälplindningen i transformatorn används för förspänning och tillhandahållande av driftmatningen till IC.

“3 -bitars räknare d flip -flop ”

Nu för utgångsdioden kan spänningsspänningen på den motsvara utspänningen och den reflekterade ingångsförsörjningen, enligt nedan:

För att motverka spänningspikarna på grund av 'ringande' fenomen ansågs en Schottky-diod klassad med en spärrspänning på 60V eller högre nödvändig och användes i denna design.

Också för att hålla bort högspänningsströmspikfaktor, detta flyback-omvandlare är utformad för att arbeta med ett kontinuerligt ledningsläge (CCM).

Beräkning av maximal arbetscykel:

Såsom diskuterats i ovanstående avsnitt, när vi beräknar transformatorn NPS, kan den maximala arbetscykeln Dmax beräknas genom överföringsfunktionen som tilldelats för CCM-baserade omvandlare, detaljerna kan eb bevittnas nedan:

Transformatorinduktans och toppström

I vår diskuterade 12V 2 amp smps-krets bestämdes transformatorns magnetiseringsinduktans Lp enligt CCM-parametrarna. I det här exemplet valdes induktansen så att omvandlaren kan komma in i CCM-arbetszonen med cirka 10% belastning och använda minsta bulkspänning för att hålla utgången på det lägsta.