Hur man ändrar SMPS för justerbar ström och spänningsutgång

Den här artikeln diskuterar en metod genom vilken alla färdiga SMPS kan omvandlas till en variabel ström-smps-krets med några externa bygelänkar.

I en av de tidigare artiklarna lärde vi oss hur man skapar en SMPS-krets med variabel spänning genom att använda ett enkelt shuntregulatorsteg, i det nuvarande hacket använder vi också samma kretssteg för att implementera en variabel strömutgångsfunktion.

Vad är SMPS

SMPS står för Switch-Mode-Power-Supply, som använder en högfrekvent ferritbaserad växelomvandlare för att konvertera AC 220V till DC. Användningen av en hög frekvens ferrittransformator gör systemet mycket effektivt när det gäller kompakthet, strömförlust och kostnad.

SMPS-konceptet idag har nästan helt ersatt de traditionella järnkärntransformatorerna och har förvandlat dessa enheter till ett mycket kompakt, lätt och effektivt nätadapteralternativ.

Men eftersom SMPS-enheter är allmänt tillgängliga som fasta spänningsmoduler blir det ganska svårt att uppnå en föredragen spänning enligt användarens applikationsbehov.

Till exempel för laddning av ett 12V-batteri kan man behöva en utspänning på cirka 14,5V, men detta värde är ganska udda och icke-standardiserat. Vi kan tycka att det är extremt svårt att få en SMPS betygsatt med dessa specifikationer i marknaden.

Även om variabla SMPS-kretsar kan hittas på marknaden kan dessa vara dyrare än de vanliga fasta spänningsvarianterna, och därför ser det mer intressant och önskvärt att hitta en metod för att omvandla en befintlig SMPS till en variabel typ.

Genom att undersöka konceptet lite kunde jag hitta en mycket enkel metod för att implementera densamma, låt oss lära oss hur man gör denna modifiering.

Du hittar en populär 12V 1amp SMPS-krets i min blogg som faktiskt har en inbyggd variabel spänningsfunktion.

Funktionen för optokopplare i SMPS

I ovanstående länkade inlägg diskuterade vi hur en optokopplare spelade en viktig roll för att tillhandahålla den avgörande konstantutmatningsfunktionen för alla SMPS.

Optokopplarens funktion kan förstås med följande korta förklaring:

Optokopplaren har en inbyggd LED / fototransistorkrets, den här enheten är integrerad i SMPS-utgångssteget så att när utgången tenderar att stiga över den osäkra tröskeln lyser lysdioden inuti optot och tvingar fototransistorn att leda.

Fototransistorn är i sin tur konfigurerad över en känslig 'avstängning' -punkt i SMPS-drivsteget, varvid ledningen av fototransistorn tvingar ingångssteget att stängas av.

Ovanstående villkor resulterar i att SMPS-utgången också stängs av omedelbart, men i det ögonblick som denna omkoppling initieras korrigerar den och återställer utgången till den säkra zonen och lysdioden inuti opto avaktiveras vilket återigen slår på ingångssteget för SMPS.

Denna operation fortsätter att cykla snabbt från På till AV och vice versa och säkerställer en konstant spänning vid utgången.

Justerbar ström SMPS-modifiering

För att uppnå en aktuell kontrollfunktion inuti vilken SMPS vi än en gång söker hjälp från optokopplaren.

Vi implementerar en enkel modifiering med en BC547-transistorkonfiguration enligt nedan:

Med hänvisning till ovanstående design får vi en tydlig uppfattning om hur man ändrar eller skapar en SMPS-drivkrets med variabel ström.

Optokopplaren (indikerad med röd fyrkant) kommer att finnas som standard för alla SMPS-moduler, och förutsatt att TL431 inte är närvarande, kan vi behöva konfigurera hela konfigurationen associerad med optokopplings-LED.

Om TL431-steget redan är en del av SMPS-kretsen måste vi i så fall bara överväga att integrera BC547-steget som blir ensam ansvarig för den föreslagna strömstyrningen av kretsen.

BC547 kan ses ansluten till sin samlare / sändare över TL431 IC: s katod / anod, och basen på BC547 kan ses ansluten till utgången (-) på SMPS via en grupp valbara motstånd Ra, Rb, Rc, Rd .

Dessa motstånd mellan basen och emittern på BC547-transistorn börjar fungera som strömgivare för kretsen.

Dessa beräknas på lämpligt sätt så att genom att flytta bygelanslutningen över relevanta kontakter införs olika strömgränser i raden.

När strömmen tenderar att öka utöver det inställda tröskelvärdet som bestäms av värdena på motsvarande motstånd, utvecklas en potentialskillnad över basen / emittern på BC547 som blir tillräcklig för att slå PÅ transistorn, vilket förkortar TL431 IC mellan opto LEd och mark.

Ovanstående åtgärd tänder omedelbart lysdioden på opto och skickar en 'felsignal' till ingångssidan av SMPS via optos inbyggda fototransistor.

Villkoret försöker genast att utföra en avstängning över utgångssidan som i sin tur hindrar BC547 från att leda och situationen fluktuerar från PÅ till AV och PÅ snabbt och säkerställer att strömmen aldrig överskrider den förutbestämda tröskeln.

Motstånden Ra ... Rd kan beräknas med följande formel:

R = 0,7 / strömavgränsning

Till exempel om vi antar att vi vill ansluta en LED vid utgången med en strömstyrka på 1 amp.

Vi kan ställa in värdet på motsvarande motstånd (valt av bygeln) som:

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

Motståndets effekt kan enkelt fås genom att multiplicera varianterna, dvs. 0,7 x 1 = 0,7 watt eller helt enkelt 1 watt.

Det beräknade motståndet säkerställer att utgångsströmmen till lysdioden aldrig passerar 1 amp-märket och därigenom skyddar lysdioden från skada. Andra värden för de återstående motstånden kan beräknas på lämpligt sätt för att få önskat variabelt strömalternativ i SMPS-modulen.

Ändra en fast SMPS till variabel spänning SMPS

Detta följande inlägg försöker bestämma en metod genom vilken SMPS kan göras till en variabel strömförsörjning för att uppnå vilken önskad spänningsnivå som helst från 0 till max.

Vad är Shunt Regulator

Vi finner att det använder ett shuntregulatorkretssteg för att utföra den variabla spänningsfunktionen i designen.

En annan intressant aspekt är att denna shuntregulatoranordning implementerar funktionen genom att reglera ingången till kretsens optokopplare.

Eftersom ett återkopplingsoptokopplingssteg alltid används i alla SMPS-kretsar kan man genom att införa en shuntregulator enkelt förvandla en fast SMPS till en variabel motsvarighet.

I själva verket kan man också skapa en variabel SMPS-krets med samma princip som förklaras ovan.

Du kanske vill lära dig mer om vad är en shuntregulator och hur det fungerar .

Procedurer:

Med hänvisning till följande exempelkrets kan vi hitta den exakta platsen för shuntregulatorn och dess konfigurationsdetaljer:

Se nedre högra sidan av diagrammet markerat med röda prickade linjer, det visar den variabla sektionen av kretsen vi är intresserade av. Detta avsnitt blir ansvarigt för de avsedda spänningsregleringsåtgärderna.

Här kan motståndet R6 ersättas med en 22K-kruka för att göra designen variabel.

Förstoring av detta avsnitt ger en bättre bild av de involverade detaljerna:

Identifiera optokopplaren

Om du har en SMPS-krets med fast spänning, öppnar den och ser bara efter optokopplaren i designen, den skulle mestadels ligga precis runt den centrala ferrittransformatorn, vilket kan ses i följande bild:

När du väl har hittat optokopplaren, rensa upp genom att ta bort alla delar som är associerade på optos utgångssida, vilket betyder över stiften som kan vara mot utgångssidan av SMPS PCB.

Och anslut eller integrera dessa stift i opto med den sammansatta kretsen med TL431, som visas i föregående diagram.

Du kan montera TL431-sektionen på en liten bit allmänt PCB och limma på SMPS-huvudkortet.

Om din SMPS-krets inte har en utgångsfilterspole kan du helt enkelt kortsluta de två positiva effekterna i TL431-kretsen och ansluta avslutningen till katoden på SMPS-utgångsdioden.

Antag dock att din SMPS redan innehåller TL431-kretsen med optokopplaren och sedan helt enkelt hitta positionen för R6-motståndet och ersätta den med en kruka (se R6-plats i det första diagrammet ovan).

Glöm inte att lägga till ett 220 ohm eller 470 ohm motstånd i serie med POT, annars kan justering av potten till den övre nivån omedelbart skada TL431 shunt-enheten.

Det är det, nu vet du exakt hur man konverterar eller skapar en SMPS-krets med variabel spänning med ovanstående förklarade steg.

UPPDATERING

Följande bild visar kanske det enklaste sättet att anpassa en SMPS-krets för att få variabla spännings- och strömfunktioner. Se hur krukorna eller förinställningarna måste konfigureras över optokopplaren för att få de avsedda resultaten:

Om du har några ytterligare tvivel angående designen eller förklaringen är du välkommen att uttrycka genom dina kommentarer.