Temel Çalışma
Yani bu şey enerji depolayarak ve boşaltarak çalışır. Bir transformatörden sadece gücü geçen diğer dönüştürücülerden farklı olarak, bu ilk olarak anahtar açıkken ve kapandığında enerjiyi çekirdeğe saklar.
Adım adım ne olacak?
Şebeke AC içeri girer, düzeltilir ve filtrelenir:
Şebeke aldık, değil mi? Bir köprü doğrultucudan geçer, sonra DC'ye dönüşür ve daha sonra büyük bir kapasitör onu yumuşatır.
Düzeltme sonrası DC voltajı:
VDC = √ (2) * VAC - Vdiode
230V AC alırsak, bu şey bize kabaca 325V DC verir.
Anahtarlama ve enerji depolama:
UC2842, 50-100 kHz gibi bazı yüksek frekansta bir MOSFET anahtarı (230V şebeke için IRF840) kullanıyor.
MOSFET açık olduğunda, transformatörün birincil sargısında akım akar ve daha sonra enerji manyetik çekirdekte saklanır.
Enerji salımı ve çıktı düzeltmesi:
Mosfet kapanıyor ve şimdi depolanan tüm enerji ikincil tarafa atlıyor.
Onu düzelten ve bir kapasitör onu düzelten hızlı bir diyot (UF4007, MUR460, vb.) Var.
Şimdi kullanıma hazır istikrarlı bir DC çıkışımız var.
Geri bildirim kontrolü ve voltaj düzenlemesi:
Bir optocoupler ve bir TL431 regülatörü kullanarak çıkış voltajını hissediyoruz.
UC2842, çıkış voltajını sabit tutmak için görev döngüsünü ayarlar.
Hangi bölümlere ihtiyacımız var?
Devredeki ana şeyler:
- UC2842 PWM IC - MOSFET'i değiştirerek tüm şovu çalıştırır.
- MOSFET - (IRF840 gibi) transformatörü açar ve kapatır.
- Flyback Transformatör-Özel yara, adım atma voltajı.
- Hızlı Diyot - (UF4007, MUR460, vb.) Ters voltajı engeller.
- Çıkış kapasitörü - şarjı depolar, filtreler çıkışı.
- Snubber devresi-Mosfet'te yüksek voltaj artışlarını durdurur.
- Optocoupler (PC817) - İzole eder ve geri bildirim gönderir.
- TL431 - Geri bildirim voltajını kontrol eder.
Ayrıntılı çalışma
Şimdi UC2842 220V ila 12V SMPS dönüştürücü devre diyagramına atıfta bulunarak, 85V ila 265V AC alır, 4A'da 12V DC'ye dönüştürür. Bu, geniş girişli bir izole güç kaynağıdır, yani giriş ve çıkış transformatör tarafından tamamen ayrılır. Adaptörler, pil şarj cihazları ve düşük güçlü SMP'ler için mükemmeldir.
Öyleyse, devrede adım adım neler olduğunu görelim.
AC - DC Düzeltme ve Filtreleme
İlk olarak AC şebekemiz var (85V ila 265V).
Bu, AC'yi titreşimli DC'ye dönüştüren bir köprü doğrultucu (D_Bridge) içine girer.
Daha sonra büyük bir kapasitör (C_IN, 180µF) onu düzeltir ve bize DC voltajı verir (giriş AC voltajı ile ilgili olarak 120V DC ila 375V DC arasında bir yerde).
Düzenlemeden sonra DC voltajı için formül:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
230V AC için 325V DC alıyoruz.
UC2842 IC'yi güçlendirmek
UC2842'nin çalışması için yaklaşık 10V ila 30V ihtiyacı vardır.
Voltajı yüksek voltajlı DC'den düşüren R_START (100KΩ) üzerinden güç alır.
Sonra voltajı VCC pininde (pim 7) sabit tutan d_bias (diyot) ve c_vcc (120µf) vardır.
UC2842 anahtarlamaya başladığında, yardımcı sargı N_A kullanarak kendi kendine güç verir.
Flyback Transformatör Eylemi
Bu transformatör buradaki ana bölüm.
Üç sargısı var:
Birincil sarma (N_P) - MOSFET DRAIST'e bağlı.
Yardımcı Sarma (N_A) - Başlangıçtan sonra UC2842'ye güç verir.
İkincil sarma (N_S) - 12V çıktı sağlar.
MOSFET (q_sw) açıldığında, N_P sargısından akım akar ve enerji çekirdeğinde saklanır.
MOSFET kapandığında, bu depolanan enerji ikincil sargıya (n_s) itilir ve burada D_out tarafından düzeltilir.
Transformatör Oranları:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Bu, ikincil voltajın yaklaşık 12V olduğu ve yardımcı sarma voltajının UC2842'nin çalışmasını sağlamak için yeterli olduğu anlamına gelir.
Geri bildirim ve düzenleme
Çıkış voltajı (12V DC) bir TL431 programlanabilir referansla algılanır.
Akımı, UC2842'nin VFB PIN'ine (pin 2) geri bildirim gönderen bir optocoupler aracılığıyla ayarlar.
UC2842, çıkış voltajını sabit tutmak için MOSFET'in görev döngüsünü ayarlar.
MOSFET anahtarlama ve koruma
MOSFET (Q_SW), anahtarlamayı yüksek frekansta (~ 50-100kHz) yapar.
Bir geçit direnci (R_G 10Ω) geçit sürücü akımını kontrol eder.
Snubber Network (d_clamp, c_snub, r_snub), mosfet'i korumak için voltaj artışlarının çoğunu emer.
Hasarı önlemek için tepe akımını sınırlamak için bir akım algılama direnci (R_CS, 0.75Ω) kullanılır.
Pik akım sınırı için formül:
İ_peak = 1v / r_cs
Burada, r_cs = 0.75Ω, yani i_peak ≈ 1.33a.
Çıkış düzeltmesi ve filtreleme
Enerji ikincil sargıya (n_s) geçtikten sonra, hızlı bir kurtarma diyotu olan d_out'tan geçer.
C_out (2200µf) dalgalanmaları pürüzsüzleştirir ve bize sabit bir 12V DC verir.
R_LED ve R_TLBIAS, TL431'i kontrol etmeye yardımcı olur.
Çıkış dalgalanma voltajı formülü:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Güvenlik ve izolasyon
Optocoupler (PC817 veya eşdeğeri), yüksek voltaj tarafı ile düşük voltaj tarafı arasında doğrudan bir bağlantı olmamasını sağlar.
Snubber devresi, IC'yi voltaj artışlarına karşı korur.
TL431 ile geri bildirim döngüsü, çıktının sabit kalmasını ve düzenlenmesini sağlar.
Her şeyi nasıl hesaplıyoruz
Güç Hesaplaması:
Çıktı gücü:
Pout = vout * iout
Giriş gücü (kayıplar dahil):
Pin = pout / verimlilik (ETA)
Verimlilik genellikle% 75-85 civarındadır.
Birincil yan şeyler:
Doğrultucu sonrası DC voltajı:
VDC = √ (2) * VAC - 230V AC için Vdiode, 325V DC alırız.
Birincil Akım:
İPrimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) dmax genellikle%50-60'dır.
Transformatör sarma hesaplaması:
Oranı Dönüş:
NPRI / NSEC = (VDC * DMAX) / (Vout + Vdiode)
Birincil endüktans:
LPrimary = (VDC * Dmax * TS) / IPrimaryts
= 1 / fsw (FSW anahtarlama frekansıdır).
Çıkış Kapasitör Boyutlandırma:
Dalgalanma voltajına dayalı kapasitör değeri:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)
