Lavoro di base
Quindi questa cosa funziona conservando e scaricando energia. Diversamente da altri convertitori che passano semplicemente la potenza attraverso un trasformatore, questo prima immagazzina energia nel nucleo quando l'interruttore è acceso e quando si spegne, quindi getta tutta l'energia immagazzinata all'uscita.
Cosa succede passo dopo passo?
Arriva la rete AC, viene rettificata e filtrata:
Abbiamo la rete AC, giusto? Passa attraverso un raddrizzatore del ponte, quindi viene trasformato in DC e quindi un grande condensatore lo lisca.
La tensione DC dopo la rettifica:
Vdc = √ (2) * Vac - vDiode
Quindi, se abbiamo ottenuto 230 V CA, questa cosa ci dà circa 325 V CC.
Switching and Energy Conservazione:
UC2842 guida uno switch MOSFET (diciamo IRF840 per la rete 230V) ad un po 'di alta frequenza, come 50-100 kHz.
Quando MOSFET è acceso, allora la corrente scorre nell'avvolgimento primario del trasformatore e successivamente l'energia viene immagazzinata nel nucleo magnetico.
Rilasciare l'energia e rettifica della produzione:
Mosfet si spegne e ora tutto ciò che è stato immagazzinato salti di energia sul lato secondario.
C'è un diodo veloce (UF4007, MUR460, ecc.) Che lo rettifica e un condensatore lo appoggia.
Ora abbiamo ottenuto un output CC stabile pronto per l'uso.
Controllo del feedback e regolazione della tensione:
Percepiamo la tensione di uscita usando un accoppiatore optocolo e un regolatore TL431.
L'UC2842 regola il suo ciclo di lavoro per mantenere costante la tensione di uscita.
Di quali parti abbiamo bisogno?
Rose principali nel circuito:
- UC2842 PWM IC - Gestisce l'intero spettacolo, cambiando il MOSFET.
- MOSFET - (come IRF840) accese e spento il trasformatore.
- Flyback Transformer-Tensione graduale ferita su misura.
- Diodo veloce - (UF4007, MUR460, ecc.) Blocca la tensione inversa.
- Condensatore di output - memori di ricarica, filtri output.
- Circuito di Snubber-arresta picchi ad alta tensione su MOSFET.
- OptoCoupler (PC817) - isola e invia feedback.
- TL431 - Controlla la tensione di feedback.
Lavoro dettagliato
Ora riferendosi allo schema del circuito di convertitore SMPS UC2842 da 220 V a 12V, impiega 85 V a 265 V CA, lo converte in 12 V CC a 4A. Si tratta di un alimentatore isolato ad ampio input, il che significa che l'ingresso e l'uscita sono completamente separati dal trasformatore. È perfetto per adattatori, caricabatterie e SMP a bassa potenza.
Quindi vediamo cosa sta accadendo nel circuito passo dopo passo.
Rettifica e filtraggio da Ac a DC
Per prima cosa abbiamo ottenuto la rete CA (da 85v a 265 V).
Questo va in un raddrizzatore del ponte (D_Bridge) che converte l'AC in DC pulsante.
Quindi un grande condensatore (C_IN, 180 µF) lo appoggia e ci dà tensione CC (da qualche parte tra 120 V CC a 375 V CC per quanto riguarda la tensione CA di ingresso).
Formula per tensione DC dopo la rettifica:
V_DC = √ (2) × V_AC - V_DIODE
Per 230 V CA, otteniamo 325 V DC.
Alimentare l'UC2842 IC
L'UC2842 ha bisogno di circa 10v a 30 V per funzionare.
Ottiene l'alimentazione tramite R_START (100KΩ) che fa cadere la tensione dalla DC ad alta tensione.
Quindi c'è D_Bias (diodo) e C_VCC (120 µF) che mantiene la tensione stabile sul pin VCC (pin 7).
Una volta che UC2842 inizia a passare, si auto-poe usando il vento ausiliario N_A.
Azione del trasformatore flyback
Questo trasformatore è la parte principale qui.
Ha tre avvolgimenti:
Avvolgimento primario (N_P) - collegato al drenaggio MOSFET.
Auxiliary Winding (N_A) - Poteri UC2842 dopo l'avvio.
Winding Secondary (N_S) - Fornisce output 12V.
Quando il MOSFET (Q_SW) si accende, la corrente scorre attraverso l'avvolgimento N_P e l'energia viene immagazzinata nel nucleo.
Quando il MOSFET si spegne, questa energia immagazzinata viene spinta nell'avvolgimento secondario (N_S) e qui viene rettificata da D_OUT.
Rapporti di trasformatore:
N_P: N_S = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Ciò significa che la tensione secondaria è di circa 12 V e la tensione di avvolgimento ausiliaria è sufficiente per mantenere in funzione UC2842.
Feedback e regolamentazione
La tensione di uscita (12V DC) è rilevata da un riferimento programmabile TL431.
Regola la corrente tramite un accoppiatore optocolo che invia feedback al pin VFB di UC2842 (PIN 2).
L'UC2842 regola il ciclo di lavoro del MOSFET per mantenere stabile la tensione di uscita.
Mosfet Switching and Protection
MOSFET (Q_SW) esegue la commutazione ad alta frequenza (~ 50-100kHz).
Una resistenza gate (R_G 10Ω) controlla la corrente di trasmissione del gate.
Snubber Network (D_Clamp, C_SNUB, R_SNUB) assorbe la maggior parte dei picchi di tensione per proteggere il MOSFET.
Una resistenza di rilevamento della corrente (R_CS, 0,75Ω) viene utilizzata per limitare la corrente di picco per prevenire i danni.
Formula per il limite di corrente di picco:
I_peak = 1v / r_cs
Qui, r_cs = 0,75Ω, quindi i_peak ≈ 1.33a.
Rettifica e filtraggio dell'uscita
Una volta che l'energia si sposta verso l'avvolgimento secondario (N_S), passa attraverso D_OUT che è un diodo di ripristino veloce.
C_OUT (2200 µF) appianare le increspature, dandoci un costante 12 V CC.
R_LED e R_tlbias aiuta a controllare il TL431.
Formula di tensione ondulata di output:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Sicurezza e isolamento
Optocoaupler (PC817 o equivalente) garantisce che non vi sia collegamento diretto tra il lato ad alta tensione e il lato a bassa tensione.
Il circuito di Snubber protegge l'IC da picchi di tensione.
Il ciclo di feedback con TL431 garantisce che l'output rimanga stabile e regolato.
Come calcoliamo tutto
Calcolo del potere:
Potenza di output:
Pout = vout * Iout
Potenza di input (comprese le perdite):
PIN = Pout / Efficienza (ETA)
L'efficienza è di solito circa il 75-85%.
Roba sul lato primario:
Tensione DC dopo raddrizzatore:
VDC = √ (2) * VAC - VDIODE per 230 V AC, otteniamo 325 V CC.
Corrente primaria:
Iprimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) dmax è generalmente del 50-60%.
Calcolo dell'avvolgimento del trasformatore:
Rapporto Turns:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vDiode)
Induttanza primaria:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iprimaryts
= 1 / FSW (FSW sta commutando la frequenza).
Dimensionamento del condensatore di output:
Valore del condensatore in base alla tensione di ondulazione:
Cout = (Iout * dmax) / (fsw * vripple)
