Trong bài này, chúng tôi thảo luận toàn diện về một mạch SMPS 2 12V 2 amp đơn giản sử dụng IC UC2842. Chúng tôi nghiên cứu thiết kế flyback 2 amp bằng cách đánh giá các công thức khác nhau, cung cấp các chi tiết lựa chọn chính xác cho cuộn dây máy biến áp và các thông số kỹ thuật của bộ phận.

Thiết kế # 1: Giới thiệu

Thiết kế đầu tiên dựa trên vi mạch VIPer53-E đa năng.

VIPer53-E được chế tạo với bộ điều khiển PWM chế độ hiện tại cải tiến có MOSFET điện áp cao MDMesh ™ trong cùng một gói. VIPer53-E có thể được tìm thấy trong một vài gói riêng biệt, DIP8 và PowerSO-10. Bo mạch điểm chuẩn chắc chắn là một nguồn cung cấp điện phạm vi rộng ngoại tuyến bao gồm VIPer53-E được thiết kế cho điều chỉnh thứ cấp bằng cách vận hành bộ điều khiển PWM thông qua một opto- bộ ghép. Tần số chuyển mạch là 100 kHz và công suất đầu ra tổng thể là 24 W.

Dưới đây là một số tính năng chính của vi mạch:

• Nguồn điện đa năng dựa trên SMPS
• Kiểm soát chế độ hiện tại cùng với cơ sở giới hạn thay đổi
• Hiệu quả khoảng 75% tốt
• Đầu ra được bảo vệ bằng bảo vệ ngắn mạch và quá tải
• Nhiệt độ quá cao cũng được kiểm soát thông qua bảo vệ ngắt nhiệt tích hợp
• Tuân theo tiêu chuẩn EN55022 Class B EMI và tiêu chuẩn Blue Angel.

Sơ đồ mạch của mạch 12V 2 amp được đề xuất sử dụng VIPer53-E có thể được chứng kiến trong hình ảnh minh họa dưới đây:

TẢI XUỐNG DANH SÁCH CÁC BỘ PHẬN VÀ PCB HOÀN THÀNH

Các điều kiện hoạt động chính có thể được nghiên cứu thông qua hình ảnh sau:

Chi tiết máy biến áp:

Chi tiết cuộn dây biến áp lõi ferit cho mạch SMPS ở trên có thể được phân tích theo dữ liệu được cung cấp trong hình sau:

Có thể nghiên cứu thêm thông tin về VIPer53-E trong bài báo này

Thiết kế # 2: Giới thiệu

Thiết kế tiếp theo dựa trên IC UC2842 của Texas Instruments , cũng có thể được sử dụng để xây dựng mạch SMPS cao cấp, trạng thái rắn, rất đáng tin cậy được đánh giá ở mức 12V và với đầu ra hiện tại @ 2 amp đến 4 ampe.

Sơ đồ mạch hoàn chỉnh của thiết kế này có thể được vẽ trong hình sau:

Hãy cố gắng hiểu các chức năng và tầm quan trọng của một số thành phần chính được sử dụng trong mạch SMPS 12V 2 amp này:

Đầu vào Cin Tụ điện số lượng lớn và điện áp số lượng lớn tối thiểu:

Tụ điện số lượng lớn Cin được trình bày có thể được kết hợp bằng cách sử dụng song song một hoặc một vài tụ điện, có thể bằng cách sử dụng một cuộn cảm trên chúng để loại bỏ nhiễu được tạo ra do dẫn chế độ vi sai. Giá trị của tụ điện này quyết định mức điện áp khối tối thiểu.

Nếu giá trị Cin thấp hơn được sử dụng để giảm điện áp khối tối thiểu, có thể dẫn đến tăng dòng điện đỉnh sơ cấp làm quá tải các mosfet chuyển mạch và cả máy biến áp.

“lò vi sóng có thể được sử dụng để làm gì ”

Ngược lại, việc giữ giá trị lớn hơn có thể dẫn đến dòng điện đỉnh cao hơn trên mosfet và trafo, điều này cũng không được chấp nhận, do đó nên chọn một giá trị hợp lý như được chỉ ra trong sơ đồ.
Nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng công thức sau:

Ở đây Vin (min) chỉ ra giá trị RMS của điện áp đầu vào AC tối thiểu là khoảng 85 V RMS.

fLINE (min) biểu thị tần số của giá trị RMS ở trên có thể được giả định là 47Hz.

Với tham chiếu đến phương trình trên, để đạt được giá trị điện áp lớn tối thiểu 75V, ở hiệu suất 85%, giá trị Cin sẽ cần ở khoảng 126uF, trong nguyên mẫu của chúng tôi, 180uF được cho là tốt.

Tính toán tỷ lệ rẽ của Tansformer:

Để bắt đầu tính toán lần lượt máy biến áp, cần phải tìm ra tần số đóng cắt thuận lợi nhất.

Mặc dù IC UC2842 được chỉ định để tạo ra tần số tối đa 500kHz, nhưng xem xét tất cả các thông số khả thi và hiệu quả liên quan, nó đã được quyết định chọn và đặt thiết bị ở khoảng 110kHz.

Điều này cho phép thiết kế được cân bằng hợp lý về kích thước máy biến áp, kích thước bộ lọc EMI và vẫn giữ các hoạt động trong phạm vi tổn thất có thể chấp nhận được.

Thuật ngữ Nps đề cập đến sơ cấp của máy biến áp và điều này có thể được xác định tùy thuộc vào xếp hạng của bộ điều khiển được sử dụng cùng với xếp hạng của thông số kỹ thuật điốt chỉnh lưu thứ cấp.

Để có xếp hạng mosfet tối ưu, trước tiên chúng ta cần tính toán điện áp số lượng lớn đỉnh có tham chiếu đến giá trị điện áp RMS tối đa là AC đầu vào 265V trong trường hợp của chúng ta. Do đó chúng tôi có:

Vì mục đích đơn giản và hiệu quả về chi phí, một MOSFET IRFB9N65A định mức 650V đã được chọn cho nguyên mẫu mạch smps 12V 2 amp này.

Nếu chúng ta coi ứng suất điện áp tối đa trên cống mosfet là khoảng 80% thông số kỹ thuật của nó và lấy 30% làm mức tăng điện áp cho phép từ nguồn cung cấp đầu vào số lượng lớn tối đa, thì điện áp đầu ra phản ánh kết quả có thể thấp hơn 130V như được biểu diễn trong phương trình sau:

Do đó, đối với đầu ra 12V, tỷ lệ rẽ máy biến áp sơ cấp / thứ cấp tối đa hoặc NPS có thể được tính như chỉ ra trong công thức sau:

Trong thiết kế của chúng tôi, tỷ lệ rẽ Nps = 10 đã được đưa vào.

Cuộn dây này phải được tính toán sao cho nó có thể tạo ra điện áp có thể cao hơn một chút so với thông số Vcc tối thiểu của IC, để IC có thể hoạt động trong các điều kiện tối ưu và duy trì sự ổn định trong toàn mạch.

Npa của cuộn dây phụ có thể được tính như thể hiện trong công thức sau:

Cuộn dây phụ trong máy biến áp được sử dụng để phân cực và cung cấp nguồn cung cấp hoạt động cho vi mạch.

“Dùng thiết bị điện nào để biến đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều ”

Bây giờ đối với diode đầu ra, ứng suất điện áp trên nó có thể tương đương với điện áp đầu ra và nguồn cung cấp đầu vào phản xạ, như được đưa ra bên dưới:

Để chống lại các đột biến điện áp do hiện tượng 'đổ chuông', một diode Schottky được đánh giá có điện áp chặn 60V trở lên là cần thiết và được sử dụng trong thiết kế này.

Ngoài ra, để tránh xa hệ số tăng đột biến dòng điện áp cao, điều này công cụ chuyển đổi flyback được thiết kế để làm việc với chế độ dẫn liên tục (CCM).

Tính toán chu kỳ nhiệm vụ tối đa:

Như đã thảo luận trong đoạn trên, khi chúng ta tính toán NPS của máy biến áp, chu kỳ làm việc tối đa yêu cầu Dmax có thể được tính toán thông qua hàm truyền như được phân bổ cho bộ chuyển đổi dựa trên CCM, chi tiết có thể được chứng kiến dưới đây:

Điện cảm máy biến áp và dòng điện đỉnh

Trong mạch smps 12V 2 amp đã thảo luận của chúng tôi, điện cảm từ hóa biến áp Lp được xác định theo các thông số CCM. Trong ví dụ này, điện cảm được chọn để bộ chuyển đổi có thể đi vào vùng làm việc CCM với tải khoảng 10% và sử dụng điện áp lớn tối thiểu để giữ gợn sóng đầu ra ở mức thấp nhất.