Grundläggande arbete
Så den här saken fungerar genom att lagra och dumpa energi. Olika från andra omvandlare som bara passerar kraft genom en transformator, den här lagrar först energi i kärnan när omkopplaren är på och när den stängs av kastar den all som lagrar energi till utgången.
Vad händer steg för steg?
Nät AC kommer in, blir korrigerad och filtrerad:
Vi har elnätet, eller hur? Den går genom en bro likriktare, förvandlas sedan till DC och sedan slätar en stor kondensator den.
DC -spänningen efter korrigering:
Vdc = √ (2) * vac - vdiode
Så om vi fick 230V AC, ger den här saken ungefär 325V DC.
Byte och energilagring:
UC2842 driver en MOSFET-switch (låt oss säga IRF840 för 230V-elnät) vid någon hög frekvens, som 50-100 kHz.
När MOSFET är på flyter strömmen i den primära lindningen av transformatorn och därefter lagras energi i den magnetiska kärnan.
Energi frisläppande och utgångsrelation:
MOSFET stängs av och nu förvarade allt som lagrade energi till sekundärsidan.
Det finns en snabb diod (UF4007, MUR460, etc.) som korrigerar den och en kondensator slätar ut den.
Nu fick vi en stabil DC -utgång redo för användning.
Feedbackkontroll och spänningsreglering:
Vi känner utgångsspänningen med en optokopplare och en TL431 -regulator.
UC2842 justerar sin arbetscykel för att hålla utgångsspänningen stadig.
Vilka delar behöver vi?
Huvudsakliga saker i kretsen:
- UC2842 PWM IC - Kör hela showen och byter MOSFET.
- MOSFET - (som IRF840) stänger av transformatorn på och av.
- Flyback Transformer-Anpassad, avstängd spänning.
- Snabb diod - (UF4007, MUR460, etc.) blockerar omvänd spänning.
- Utgångskondensator - Butiker laddar, filter utgång.
- Snubber Circuit-Stoppar högspänningspikar på MOSFET.
- OptoCoupler (PC817) - isolerar och skickar feedback.
- TL431 - Kontrollerar återkopplingsspänning.
Detaljerat arbete
Nu med hänvisning till UC2842 220V till 12V SMPS -omvandlare Circuit Diagram tar det 85V till 265V AC, konverterar den till 12V DC vid 4A. Detta är en bred ingång isolerad strömförsörjning, vilket innebär att ingången och utgången är helt separerade av transformatorn. Det är perfekt för adaptrar, batteriladdare och smp med låg effekt.
Så låt oss se vad som händer i kretsen steg för steg.
AC till DC -korrigering och filtrering
Först fick vi AC -elnät (85V till 265V).
Detta går in i en bro likriktare (D_BRIDGE) som omvandlar AC till pulserande DC.
Sedan släter en stor kondensator (C_in, 180μF) den ut och ger oss likspänning (någonstans mellan 120V DC till 375V DC med avseende på ingång AC -spänning).
Formel för DC -spänning efter korrigering:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
För 230V AC får vi 325V DC.
Driver UC2842 IC
UC2842 behöver cirka 10V till 30V för att köra.
Det får kraft genom R_Start (100kΩ) som tappar spänningen från högspänningsbc.
Sedan finns det d_bias (diod) och C_VCC (120 uF) som håller spänningen stabil vid VCC -stift (stift 7).
När UC2842 börjar växla, så är det självpulver med hjälp av hjälplindning N_A.
Flyback Transformer Action
Denna transformator är huvuddelen här.
Den har tre lindningar:
Primärlindning (N_P) - Ansluten till MOSFET -dränering.
Auxiliary Winding (N_A) - Powers UC2842 efter start.
Sekundär lindning (N_S) - Ger 12V utgång.
När MOSFET (Q_SW) slås på flödar strömmen genom N_P -lindning och energi lagras i kärnan.
När MOSFET stängs av skjuts denna lagrade energi in till den sekundära lindningen (N_S) och här korrigeras den av d_out.
Transformatorförhållanden:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Detta innebär att den sekundära spänningen är cirka 12V och extra lindningsspänning är tillräckligt för att hålla UC2842 igång.
Feedback och reglering
Utgångsspänningen (12V DC) avkänns av en TL431 -programmerbar referens.
Den justerar strömmen genom en optokopplare som skickar feedback till UC2842: s VFB -stift (stift 2).
UC2842 justerar MOSFETs arbetscykel för att hålla utspänningsspänningen stabil.
MOSFET -byte och skydd
MOSFET (Q_SW) gör växlingen vid en hög frekvens (~ 50-100 kHz).
Ett grindmotstånd (R_G 10Ω) styr grinddrivströmmen.
Snubber Network (D_Clamp, C_SNUB, R_SNUB) absorberar de flesta av spänningsspikarna för att skydda MOSFET.
Ett strömavkänningsmotstånd (R_CS, 0,75Ω) används för att begränsa toppströmmen för att förhindra skador.
Formel för toppströmgräns:
I_peak = 1v / r_cs
Här r_cs = 0,75Ω, så i_peak ≈ 1,33a.
Utgångsrelation och filtrering
När energin flyttar till den sekundära lindningen (N_S) går den genom d_out som är en snabb återhämtningsdiod.
C_out (2200 uF) utjämnar krusningarna, vilket ger oss en stadig 12V DC.
R_LED och R_TLBIAS hjälper till att kontrollera TL431.
Utgång Rippelspänningsformel:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Säkerhet och isolering
OptoCoupler (PC817 eller motsvarande) säkerställer att det inte finns någon direkt anslutning mellan högspänningssidan och lågspänningssidan.
Snubberkretsen skyddar IC mot spänningsspikar.
Återkopplingsslingan med TL431 säkerställer att utgången förblir stabil och reglerad.
Hur vi beräknar allt
Kraftberäkning:
Utgångseffekt:
Pout = vout * iout
Ingångseffekt (inklusive förluster):
PIN = Pout / effektivitet (ETA)
Effektiviteten är vanligtvis cirka 75-85%.
Primära sido grejer:
DC -spänning efter likriktare:
Vdc = √ (2) * vac - vdiode för 230V AC, vi får 325V DC.
Primärström:
IPrimary = (2 * stift) / (VDC * dmax) dmax är vanligtvis 50-60%.
Transformatorlindningsberäkning:
Vänder förhållandet:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vdiode)
Primär induktans:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iprimaryTs
= 1 / FSW (FSW växlar frekvens).
Utgångskondensatorstorlek:
Kondensatorvärde baserat på krusningsspänning:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)
