בפוסט זה אנו דנים באופן מקיף במעגל SMPS פשוט 2 וולט 2 וולט, באמצעות IC UC2842. אנו חוקרים תכנון של 2 אמפר של flyback על ידי הערכת נוסחאות שונות, המספקות את פרטי הבחירה המדויקים עבור סליל השנאי ומפרט החלקים.

עיצוב מס '1: מבוא

העיצוב הראשון מבוסס על IC VIPer53-E הרב-תכליתי.

ה- VIPer53-E בנוי עם בקר PWM במצב הנוכחי משופר ובו MDMesh ™ MOSFET מתח גבוה באותה חבילה ממש. ניתן למצוא את ה- VIPer53-E בכמה חבילות מובחנות, DIP8 ו- PowerSO-10. לוח הביצועים הוא ללא ספק ספק כוח מקוון רחב לא מקוון הכולל את VIPer53-E המיועד לוויסות משני על ידי הפעלת בקר PWM באמצעות אופטו- מצמד. תדר המיתוג הוא 100 קילוהרץ והספק המוצא הכולל הוא 24 וואט.

להלן כמה מהתכונות העיקריות של ה- IC:

• אספקת חשמל למטרות כלליות מבוססות SMPS
• שליטה במצב הנוכחי יחד עם מתקן הגבלה משתנה
• יעילות סביב 75% טובים
• השמירה על התפוקה נעשית באמצעות הגנה קצרה ועומס יתר
• טמפרטורת יתר נשלטת גם באמצעות הגנה על כיבוי תרמי מובנה
• תואם EN55022 מפרט EMI Class B ותקני Blue Angel.

ניתן לראות את דיאגרמת המעגל של מעגל 12V 2 אמפר המוצע באמצעות VIPer53-E בתמונה המוצגת למטה:

הורד את רשימת המעגלים המלאים והחלקים המלאים

ניתן ללמוד את תנאי ההפעלה העיקריים באמצעות התמונה הבאה:

פרטי שנאי:

ניתן לנתח את פרטי שנאי הליבה של פריט מתפתל עבור מעגל ה- SMPS הנ'ל בהתאם לנתונים המוצגים באיור הבא:

ניתן ללמוד מידע נוסף על VIPer53-E במאמר זה

עיצוב מס '2: מבוא

העיצוב הבא מבוסס על IC UC2842 מטקסס אינסטרומנטס , אשר יכול לשמש גם לבניית מעגל SMPS בדרגה גבוהה ומוצקה, אמין מאוד המדורג ב 12 וולט, ועם הספק זרם @ 2 אמפר עד 4 אמפר.

את תרשים המעגל השלם של תכנון זה ניתן לראות באיור הבא:

בואו ננסה להבין את הפונקציות והביקורתיות של כמה מהמרכיבים העיקריים המשמשים במעגל SMPS 12V 2 אמפר זה:

קבלים קלט בתפזורת קלט ומתח בתפזורת מינימלי:

הקבל המוצג Cin עשוי להיות משולב באמצעות קבלים בודדים או מעטים במקביל, אולי באמצעות משרן על פניהם כדי למנוע רעש שנוצר עקב הולכה במצב דיפרנציאלי. הערך של קבל זה קובע את רמת המתח המינימלי בתפזורת.

אם משתמשים ב- Cin בעל ערך נמוך יותר להפחתת מתח מינימלי מינימלי, הדבר עלול לגרום לזרם שיא ראשוני מוגבר להעמיס על מוספי המיתוג וגם על השנאי.

“שלושה סוגים של אנרגיה מתחדשת ”

נהפוך הוא, שמירת הערך גדול יותר עלולה לגרום לזרם שיא גבוה יותר על המוספט ועל הטראפו, דבר שאינו מקובל, ולכן יש לבחור ערך סביר כפי שמצוין בתרשים.
ניתן לעשות זאת באמצעות הנוסחה הבאה:

כאן Vin (דקות) מציין את ערך ה- RMS של מתח כניסת ה- AC המינימלי שהוא סביב 85 V RMS.

fLINE (min) מציין את התדר של ערך ה- RMS הנ'ל, אשר ניתן להניח שהוא 47Hz.

בהתייחס למשוואה לעיל, כדי להשיג מינימום של 75 וולט מתח נפח, ביעילות של 85%, ערך ה- Cin יצטרך להיות בסביבות 126uF, באב-טיפוס שלנו 180uF נמצא בסדר גמור.

חישוב יחסי הפנייה של הטרנספורמר:

כדי להתחיל עם חישוב הסיבוב של השנאי, צריך לגלות את תדירות ההחלפה הנוחה ביותר.

למרות ש- UC2842 מוגדר לייצר תדר מרבי של 500 קילוהרץ, בהתחשב בכל הפרמטרים הניתנים לביצוע ויעילות, הוחלט לבחור ולהגדיר את המכשיר לסביבות 110 קילוהרץ.

זה איפשר לתכנון להיות מאוזן בצורה סבירה מבחינת גודל השנאי, ממד המסנן EMI ועדיין לשמור על הפעולות בתוך ההפסדים הנסבלים.

המונח Nps מתייחס לראשוני של השנאי וזה יכול להיקבע בהתאם לדירוג של מוסף הנהג המשמש יחד עם דירוג מפרטי דיודות המיישר המשני.

לקבלת דירוג מושקע אופטימלי עלינו תחילה לחשב את מתח השיא בתפזורת בהתייחס לערך המתח המרבי של ה- RMS שהוא 265 וולט קלט AC במקרה שלנו. לכן יש לנו:

לשם פשטות ויעילות עלות, נבחר IRFB9N65A mosfet בעל דירוג של 650 וולט עבור אב טיפוס מעגל זה של 12 וולט 2 אמפר.

אם אנו רואים את מתח המתח המקסימלי בניקוז המוספט כ- 80% מהמפרט שלו, ולוקח 30% כגברת המתח המותרת מאספקת הקלט המרבית המוצעת, ניתן לצפות שמתח המוצא המשתקף יהיה נמוך מ- 130 וולט מתבטא במשוואה הבאה:

לכן עבור פלט של 12 וולט ניתן לחשב את יחס הסיבוב המרבי של שנאי ראשוני / משני או את ה- NPS כפי שמצוין במשוואה הבאה:

בתכנון שלנו שולב יחס סיבוב של Nps = 10.

סלילה זו חייבת להיות מחושבת בצורה כזו שהיא מסוגלת לייצר מתח שעשוי להיות מעט גבוה יותר ממפרט ה- Vcc המינימלי של ה- IC, כך שה- IC יוכל לפעול בתנאים אופטימליים והיציבות נשמרת בכל המעגל.

ניתן לחשב את ה- Npa המתפתל העזר כמוצג בנוסחה הבאה:

סלילת העזר בשנאי משמשת להטייה ולספקת אספקת ההפעלה ל- IC.

“כיצד פועלים בלמים דינאמיים ”

כעת עבור דיודת המוצא, מתח המתח עליה עשוי להיות שווה למתח המוצא ולספק הכניסה המשתקף, כמפורט להלן:

על מנת להתמודד עם קפיצי המתח עקב תופעת 'צלצולים', דיודה שוטקי המדורגת במתח חסימה של 60 וולט ומעלה, נראתה נחוצה והופעלה בתכנון זה.

גם כדי להרחיק גורם ספייק זרם מתח גבוה, זה ממיר flyback מתוכנן לעבוד עם מצב הולכה רציף (CCM).

חישוב מחזור העבודה המרבי:

כפי שנדון בפסקה לעיל, ברגע שנחשב את NPS של השנאי, ניתן לחשב את מחזור החובה המרבי הנדרש Dmax באמצעות פונקציית ההעברה כפי שהוקצה לממירים מבוססי CCM, על הפרטים ניתן לראות עד להלן:

השראות שנאי וזרם שיא

במעגל ה- smps שנמדד על 12 וולט 2 אמפר, ההשראות המגנטיות שנאי Lp נקבעו בהתאם לפרמטרים של CCM. בדוגמה זו ההשראה נבחרה כך שהממיר יוכל להגיע לאזור העבודה CCM עם עומס של כ -10% ושימוש במתח מינימלי בתפזורת על מנת לשמור על אדוות המוצא הנמוכה ביותר.