วงจรจ่ายไฟสลับแบบปรับได้ - 50 V, 2.5 แอมป์

วงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งตัวแปรที่อธิบายได้รับการออกแบบโดยใช้อุปกรณ์ควบคุมแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์รวม Type L4960 จาก SGS คุณสมบัติหลักของตัวควบคุมการสลับนี้สามารถสรุปได้จากข้อมูลต่อไปนี้:

คุณสมบัติหลัก

1. ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุต: 9-50 VDC
2. ตัวแปรแรงดันไฟฟ้าขาออกตั้งแต่ 5 ถึง 40 V.
3. กระแสไฟขาออกสูงสุดที่สามารถเข้าถึงได้คือ 2.5 แอมป์
4. กำลังขับสูงสุดที่เป็นไปได้คือ 100 วัตต์
5. วงจรสตาร์ทแบบซอฟต์สตาร์ทในตัว
6. ระดับอ้างอิงภายในคงที่โดยมีอัตรากำไร± 4%
7. ทำงานร่วมกับชิ้นส่วนภายนอกจำนวนหนึ่ง
8. ปัจจัยหน้าที่: 0-1.
9. ประสิทธิภาพสูงมี ที่ มากถึง 90%
10. มีการป้องกันความร้อนเกินภายใน
11. รวมตัว จำกัด กระแสไฟฟ้าภายในซึ่งรับประกันการป้องกันการลัดวงจรอย่างสมบูรณ์

ข้อมูลจำเพาะพินของชิปแสดงในรูปต่อไปนี้ L4964 ถูกห่อหุ้มภายในแพ็คเกจ 15 พินพิเศษซึ่งออกแบบมาเพื่อรองรับสูงสุด 4 A

การทำงานของวงจรซอฟต์สตาร์ทในตัวและตัว จำกัด กระแสจะถูกเน้นผ่านรูปวาดรูปคลื่นที่แสดงด้านล่างตามลำดับ

วงจรปิดที่อุณหภูมิสูงเกินใน L4960 จะทำงานทันทีที่อุณหภูมิเคส IC สูงกว่า 125 ° C สำหรับข้อกังวลด้านความปลอดภัยขอแนะนำให้ใช้วงจรแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ที่แนะนำพร้อมโครงร่างตามหม้อแปลง

แรงดันไฟฟ้าขาเข้า AC ไปยัง PCB ได้มาจากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงหลักซึ่งหมายความว่า DC ไปยัง IC อยู่ที่ระดับต่ำกว่า 3 V เหนือแรงดันเอาต์พุตที่จำเป็นโดยมีกระแสเอาต์พุตสูงสุดที่เป็นไปได้ เป็นที่เข้าใจได้ว่าหม้อแปลงเป็นแบบจำลอง toroidal เป็นหลัก

คำอธิบายวงจร

แผนผังที่เรียบง่าย

แผนภาพวงจรด้านบนแสดงการออกแบบส่วน AC ของหม้อแปลงหลักและแหล่งจ่ายไฟ DC สวิตชิ่งตามลำดับ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากด้านทุติยภูมิจะไปที่อินพุตแต่ละตัวเหนือแผงจ่ายไฟในขณะที่ก๊อกตรงกลางจะต่อเข้ากับสายกราวด์

แรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ไม่ได้รับการควบคุม Ui สำหรับ IC มาจากวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นซึ่งประกอบด้วยไดโอด A 3 คู่ 1N5404, D1-D2 พร้อมกับตัวเก็บประจุกรอง Ct. วงจรที่ประกอบด้วย R1-C3-C4 เน้นการขยายวงควบคุมแบบปิด วงจรอื่นโดยใช้ C2 -R2 ได้รับการกำหนดค่าให้สร้างความถี่ของออสซิลเลเตอร์ประมาณ 100 kHz

จริงๆแล้วตัวเก็บประจุ C5 C5 มีสองฟังก์ชัน: ระบุเวลาของทางลาดเริ่มต้นที่นุ่มนวลดังที่แสดงในรูปคลื่นด้านบนและยังรวมถึงกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเฉลี่ย อินพุตป้อนกลับของ L4962 เชื่อมต่อกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าขาออก R3 -R4 ทางแยก แรงดันเอาต์พุต Uo ของ L4960 ถูกกำหนดโดยใช้การคำนวณต่อไปนี้

Uo = 5.1 [(R 3 + R4) / R3] เนื่องจาก Ui - Uo ≥ 3 V.

โปรดทราบว่าค่าต่ำสุดของ Ui ต้องเป็น 9 V. เราสามารถรับแรงดันไฟฟ้าขาออกคงที่ที่ 5.1 V (± 4%) ได้ทันทีที่ R3 ถูกลบออกและ R4 จะเปลี่ยนไปด้วยลิงก์แบบสั้น ถ้า R3 ถูกเลือกด้วยค่าคงที่ 5K6 R4 จะตัดสินแรงดันขาออกทีละรายการ:

Uo = 9 V: R4 = 4K3
Uo = 12 V: R4 = 7K6
Uo = 15 V: R4 = 10K
Uo = 18 V: R4 = 14K
Uo = 24 V: R4 = 20K

การออกแบบสามารถแปลงแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ตัวแปรได้โดยใช้ R3 = 6K8 และอัปเกรด R3 ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ 25K ไดโอด D3 ถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อป้องกัน IC วงจรเรียงกระแสแบบเร็วนี้จะ จำกัด spikes ลบที่ด้านอินพุตตัวเหนี่ยวนำให้อยู่ที่ 0.6 ถึง 1 V ที่ไม่เป็นอันตรายสำหรับทุกช่วงเวลาการปิดสวิตช์ของทรานซิสเตอร์เอาต์พุตภายในของ ICs

หากไม่มี D3 จะทำให้พิน 7 ศักย์ของ IC เพิ่มขึ้นอย่างอันตรายถึงหลายโวลต์ที่ต่ำกว่าศักย์กราวด์ ตัวเหนี่ยวนำ L1 พร้อมกับไดโอด D3 และตัวเก็บประจุ C6 C7 ทำหน้าที่เหมือนตัวแปลงบั๊กสำหรับควบคุมเอาต์พุตในโหมดสวิทช์จึงทำให้การกระจายความร้อนต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับวงจร IC เชิงเส้นอื่น ๆ เช่น LM338

การก่อสร้าง

แทร็ก PCB ขนาดกะทัดรัดและเค้าโครงส่วนประกอบสามารถมองเห็นได้ในภาพต่อไปนี้

การประกอบบอร์ดนั้นง่ายมาก เริ่มต้นด้วยการเลือกตัวต้านทาน R3 และ R4 ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ก่อนอื่นให้ประกอบชิ้นส่วนที่อยู่รอบ ๆ กึ่งกลางของ pcb เช่น R1 ... R4 รวมและ C2 C5

ก่อนที่คุณจะเริ่มการบัดกรีชิ้นส่วนตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวควบคุม IC1 และไดโอดกำลัง D1 ถูกยึดผ่านสกรู / น็อตกลับไปด้านหลังเหนือฮีทซิงค์ทั่วไปตัวเดียวตามที่ได้รับการพิสูจน์แล้วจากภาพของการซ้อนทับส่วนประกอบ

อย่าลืมบำรุงรักษาฮีทซิงค์ที่หุ้มฉนวนไฟฟ้าอย่างดีจากแถบโลหะ IC โดยใช้แหวนไมก้าที่หนาขึ้นและบุวัสดุพลาสติก คุณสามารถใช้ Type BYV28 สำหรับไดโอด D3 ได้ .. ไม่ว่าจะเลือกไดโอดชนิดใดตรวจสอบให้แน่ใจว่าฉนวนไมค์พร้อมเครื่องทดสอบความต่อเนื่อง!

กดพิน ICI และ D3 ลงในรู PCB ที่เฉพาะเจาะจงจนกระทั่งฮีทซิงค์วางลงบนพื้นผิว PCB อย่างแน่นหนา ตอนนี้ประสานโอกาสในการขายและตัดส่วนที่ไม่ต้องการที่เหลือของตะกั่วออก หลังจากนี้ให้ติดตั้งชิ้นส่วนที่เหลือ L1, CI, C6, C7, Cs, D1 และ D2

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ดูทิศทางและขั้วของตัวเก็บประจุไฟฟ้าของไดโอดและตัวเก็บประจุไฟฟ้าอย่างถูกต้อง ต้องใช้ความระมัดระวังมากเกินไปเพื่อป้องกันโอกาสที่จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในแกนโช้กที่พันด้วยฮีทซิงค์ IC ขอแนะนำให้ยึด L1 โดยใช้สลักเกลียวไนลอนกลางและชุดน็อต

การทดสอบและประสิทธิภาพ

เริ่มขั้นตอนการทดสอบโดยตรวจสอบตำแหน่งฉนวนและทิศทางของส่วนประกอบแต่ละชิ้นบน PCB ก่อนที่คุณจะเชื่อมต่อบอร์ดกับสายไฟด้านข้างของหม้อแปลง

ต้องสังเกตว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแบบปรับได้นี้ต้องการโหลดที่เชื่อมต่อที่เอาต์พุตอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ทำงานได้ดีที่สุด เมื่อ SMPS มาพร้อมกับ 30 VAC และโหลด 2 A ที่ต่อกับแรงดันไฟฟ้าขาออก 5 V อุณหภูมิฮีทซิงค์ต้องไม่เกินประมาณ 60 ° C ที่อุณหภูมิห้อง

ประสิทธิภาพของวงจรภายใต้สถานการณ์ดังกล่าวคาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 68% ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นเป็น 80% เมื่อ Uo = 10 V, 85% ที่ Uo = 15 V ถึง 87% ที่ Uo = 25 V ทั้งหมดนี้มีโหลดพิกัด 2 แอมป์

แผ่นข้อมูล