Treball bàsic
De manera que aquesta cosa funciona emmagatzemant i abocant energia. Diferents a altres convertidors que només passen energia a través d’un transformador, aquest primer emmagatzema energia al nucli quan l’interruptor està encès i quan s’apaga, després llança tota l’energia emmagatzemada a la sortida.
Què passa pas a pas?
Mains AC entra, es rectifica i es filtra:
Tenim AC Mains, oi? Passa per un rectificador del pont i es converteix en corrent continu i un gran condensador el suavitza.
La tensió de corrent continu després de la rectificació:
Vdc = √ (2) * Vac - vdiode
Així que si tenim 230V AC, aquesta cosa ens dóna aproximadament 325V DC.
Commutació i emmagatzematge d’energia:
UC2842 condueix un commutador MOSFET (diguem-ne IRF840 per a 230V principals) a alguna freqüència alta, com 50-100 kHz.
Quan MOSFET està en marxa, el corrent flueix en el bobinat primari del transformador i, posteriorment, l'energia s'emmagatzema al nucli magnètic.
Rectificació d'alliberament i sortida d'energia:
MOSFET s’apaga i ara tota l’energia emmagatzemada salta al costat secundari.
Hi ha un díode ràpid (UF4007, MUR460, etc.) que el rectifica i un condensador el suavitza.
Ara tenim una sortida de corrent continu estable per utilitzar -la.
Control de retroalimentació i regulació de tensió:
Sentim que la tensió de sortida mitjançant un optocoupler i un regulador TL431.
La UC2842 ajusta el seu cicle de treball per mantenir la tensió de sortida constant.
Quines parts necessitem?
Coses principals del circuit:
- UC2842 PWM IC: executa tot el programa, canviant el MOSFET.
- MOSFET - (com IRF840) engega i desactiva el transformador.
- Flyback Transformer: voltatge a mida i desplegable.
- Diode ràpid - (UF4007, MUR460, etc.) blocs de tensió inversa.
- Condensador de sortida: emmagatzema la càrrega, la sortida dels filtres.
- Circuit Snubber: atura les punxes d’alta tensió a MOSFET.
- Optocoupler (PC817): aïlla i envia comentaris.
- TL431: controla la tensió de retroalimentació.
Treball detallat
En referència al diagrama de circuit de convertidor SMPS UC2842 220V a 12V SMPS, es necessita 85V a 265V AC, el converteix en 12V DC a 4A. Es tracta d’una font d’alimentació aïllada d’entrada àmplia, és a dir, l’entrada i la sortida estan completament separades pel transformador. És perfecte per a adaptadors, carregadors de bateries i SMP de baixa potència.
Vegem, doncs, què passa al circuit pas a pas.
Rectificació i filtratge de CA a DC
Primer vam obtenir CA Mains (85V a 265V).
Això entra en un rectificador de pont (D_Bridge) que converteix l’AC en DC pulsant.
A continuació, un gran condensador (C_in, 180 µF) el suavitza i ens proporciona tensió de corrent continu (en algun lloc entre 120V CC a 375V CC en relació amb la tensió de CA d’entrada).
Fórmula per a la tensió de corrent continu després de la rectificació:
V_DC = √ (2) × V_AC - V_DIODE
Per a 230V AC, obtenim 325V DC.
Alimentant la UC2842 IC
La UC2842 necessita al voltant de 10V a 30V per funcionar.
Té energia a través de R_Start (100kΩ) que deixa caure la tensió de la DC d’alta tensió.
A continuació, hi ha D_BIAS (díode) i C_VCC (120µF) que manté la tensió estable al pin VCC (pin 7).
Una vegada que UC2842 comenci a canviar, es pot auto-potències mitjançant el bobinatge auxiliar N_A.
Acció del transformador de flyback
Aquest transformador és la part principal aquí.
Té tres enrotllaments:
Enrotllament primari (N_P): connectat al desguàs MOSFET.
Winding auxiliar (N_A) - Powers UC2842 Després de la posada en marxa.
Enrotllament secundari (N_S): proporciona una sortida de 12V.
Quan el MOSFET (Q_SW) s’encén, el corrent flueix a través de l’enrotllament i l’energia N_P s’emmagatzema al nucli.
Quan el MOSFET s’apaga, aquesta energia emmagatzemada s’entra al bobinatge secundari (N_S) i aquí es rectifica per D_OUT.
Ratios de transformadors:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Això significa que la tensió secundària és d’uns 12V i la tensió de bobinatge auxiliar és suficient per mantenir la UC2842 en funcionament.
Feedback i Reglament
La tensió de sortida (12V CC) és detectada per una referència programable TL431.
Ajusta el corrent mitjançant un optocoupler que envia comentaris al passador VFB de UC2842 (pin 2).
La UC2842 ajusta el cicle de treball del MOSFET per mantenir estable la tensió de sortida.
Commutació i protecció MOSFET
El MOSFET (Q_SW) fa el canvi a una freqüència alta (~ 50-100KHz).
Una resistència de la porta (R_G 10ω) controla el corrent de la porta de la porta.
Snubber Network (D_CLAMP, C_SNUB, R_SNUB) absorbeix la major part de les punxes de tensió per protegir el MOSFET.
S'utilitza una resistència de detecció de corrent (R_CS, 0,75Ω) per limitar el corrent màxim per evitar danys.
Fórmula per al límit de corrent màxim:
I_peak = 1V / r_cs
Aquí, R_CS = 0,75Ω, de manera que i_peak ≈ 1.33A.
Rectificació i filtratge de sortida
Una vegada que l’energia es trasllada a l’enrotllament secundari (N_S), passa per D_out, que és un díode de recuperació ràpida.
C_OUT (2200 µF) suavitza les ondulacions, donant -nos un continu de 12 V.
R_LED i R_TLBIAS ajuda a controlar el TL431.
Fórmula de tensió de la ondulació de sortida:
V_Ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Seguretat i aïllament
L’Optocoupler (PC817 o Equivalent) garanteix que no hi ha cap connexió directa entre el costat d’alta tensió i el costat de baixa tensió.
El circuit Snubber protegeix la IC contra les punxes de tensió.
El bucle de retroalimentació amb TL431 garanteix que la sortida es mantingui estable i regulada.
Com ho calculem tot
Càlcul de potència:
Potència de sortida:
Pout = Vout * iout
Potència d’entrada (incloses les pèrdues):
PIN = POT / Eficiència (ETA)
L’eficiència és al voltant del 75-85% normalment.
Coses laterals principals:
Tensió de corrent continu després del rectificador:
VDC = √ (2) * VAC - VDIode per a 230V AC, obtenim 325V DC.
Corrent primari:
IPrimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) dmax sol ser del 50-60%.
Càlcul de bobinatge del transformador:
Ràtio de gir:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vDiode)
Inductància primària:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iprimaryts
= 1 / FSW (FSW és la freqüència de commutació).
Dimensionament del condensador de sortida:
Valor del condensador basat en la tensió ondulada:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)
