Ubunifu wa Mzunguko wa Ugavi wa Umeme wa 12V 1A: Hatua 4

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Haya jamani!

Kila kifaa cha elektroniki au bidhaa inahitaji kitengo cha kuaminika cha usambazaji wa umeme (PSU) kuifanya. Karibu vifaa vyote nyumbani kwetu, kama Runinga, Printa, Kicheza Muziki, n.k ina kitengo cha usambazaji wa umeme kilichojengwa ndani yake ambacho hubadilisha voltage kuu ya AC kuwa kiwango kinachofaa cha voltage ya DC ili zifanye kazi. Aina inayotumiwa zaidi ya mzunguko wa usambazaji wa umeme ni SMPS (switching Power Power Supply), unaweza kupata urahisi aina hii ya nyaya katika adapta yako ya 12V au sinia ya Simu / Laptop. Katika mafunzo haya, tutajifunza jinsi ya kujenga mzunguko wa 12v wa SMPS ambao ungeweza kubadilisha nguvu za umeme wa AC kuwa 12V DC na kiwango cha juu cha sasa cha 1.25A. Mzunguko huu unaweza kutumika kuwezesha mizigo midogo au hata kubadilishwa kuwa chaja ili kukuchaji asidi-asidi na betri za lithiamu. Ikiwa mzunguko huu wa usambazaji wa umeme wa 12v 15 haulingani na mahitaji yako, unaweza kuangalia mzunguko wa usambazaji wa umeme na viwango tofauti.

Hatua ya 1: 12v Mzunguko wa SMPS - Mawazo ya Kubuni

Kabla ya kuendelea na aina yoyote ya muundo wa usambazaji wa umeme, uchambuzi wa mahitaji unapaswa kufanywa kulingana na mazingira ambayo Usambazaji wetu wa Nguvu utatumika. Aina tofauti za kazi ya usambazaji wa umeme katika mazingira tofauti na na mipaka maalum ya pembejeo.

Uainishaji wa Ingizo:

Wacha tuanze na ingizo. Voltage ya usambazaji wa pembejeo ni jambo la kwanza ambalo litatumiwa na SMPS na litabadilishwa kuwa thamani muhimu kulisha mzigo. Kama muundo huu umebainishwa kwa ubadilishaji wa AC-DC, pembejeo itakuwa Mbadala wa sasa (AC). Kwa India, AC ya pembejeo inapatikana kwa volt 220-230, kwa USA imepimwa kwa volts 110. Pia kuna mataifa mengine ambayo hutumia viwango tofauti vya voltage. Kwa ujumla, SMPS inafanya kazi na anuwai ya voltage ya pembejeo. Hii inamaanisha voltage ya pembejeo inaweza kutofautiana kutoka AC 85V hadi 265V AC. SMPS inaweza kutumika katika nchi yoyote na inaweza kutoa pato thabiti la mzigo kamili ikiwa voltage iko kati ya 85-265V AC. SMPS inapaswa pia kufanya kazi kawaida chini ya 50Hz na 60Hz frequency pia. Hii ndio sababu kwa nini tuna uwezo wa kutumia chaja zetu za simu na laptop katika nchi yoyote.

Maelezo ya Pato:

Kwa upande wa pato, mizigo michache ni ya kupinga, ni wachache wanaoshawishi. Kulingana na mzigo ujenzi wa SMPS unaweza kuwa tofauti. Kwa SMPS hii mzigo unachukuliwa kama mzigo wa kupinga. Walakini, hakuna kitu kama mzigo wa kupinga, kila mzigo una angalau kiwango cha inductance na uwezo; hapa inadhaniwa kuwa upunguzaji wa uwezo na uwezo wa mzigo ni kidogo.

Uainishaji wa pato la SMPS unategemewa sana kwa Mzigo, kama ni kiasi gani cha voltage na sasa itahitajika kwa mzigo chini ya hali zote za uendeshaji. Kwa mradi huu, SMPS inaweza kutoa pato la 15W. Ni 12V na 1.25A. Ripple inayolengwa ya pato huchaguliwa kama chini ya 30mV pk-pk kwa kipimo cha 20000 Hz.

Hatua ya 2: Uchaguzi wa IC Management Management

Kila mzunguko wa SMPS unahitaji IC Power Management IC pia inajulikana kama kubadilisha IC au SMPS IC au Drier IC. Wacha tujumuishe maoni ya muundo ili kuchagua IC bora ya Usimamizi wa Nguvu ambayo itafaa kwa muundo wetu. Mahitaji yetu ya Ubuni ni:

1. Pato la 15W. 12V 1.25A na chini ya 30mV pk-pk ripple kwa mzigo kamili.
2. Ukadiriaji wa jumla wa pembejeo.
3. Uingizaji wa kinga ya kuingiza.
4. Pato mzunguko mfupi, juu-voltage na juu-ya sasa ya ulinzi.
5. Utendaji wa voltage mara kwa mara.

Kutoka kwa mahitaji ya hapo juu kuna anuwai ya IC kuchagua, lakini kwa mradi huu, tumechagua ujumuishaji wa Nguvu. Ushirikiano wa umeme ni kampuni ya nusu conductor ambayo ina anuwai ya dereva wa umeme IC katika safu anuwai za pato la umeme. Kulingana na mahitaji na upatikanaji tumeamua kutumia TNY268PN kutoka kwa familia ndogo za kubadili II.

Katika picha hapo juu, nguvu ya juu ya 15W imeonyeshwa. Walakini, tutafanya SMPS katika fremu wazi na kwa kiwango cha pembejeo cha ulimwengu. Katika sehemu kama hiyo, TNY268PN inaweza kutoa pato la 15W. Wacha tuone mchoro wa pini.

Hatua ya 3: Mchoro wa Mzunguko wa 12V wa SMPS na Ufafanuzi

Kabla ya kwenda moja kwa moja kujenga sehemu ya mfano, wacha tuchunguze mchoro wa mzunguko wa 12v wa SMPS na utendaji wake. Mzunguko una sehemu zifuatazo:

1. Kuingiza pembejeo na ulinzi wa makosa ya SMPS
2. Uongofu wa AC-DC
3. Kichujio cha PI
4. Mzunguko wa dereva au Mzunguko wa Kubadilisha
5. Ulinzi wa kufunga chini ya voltage.
6. Mzunguko wa clamp
7. Sumaku na kutengwa kwa galvanic
8. Kichujio cha EMI
9. Kirekebishaji cha Sekondari na mzunguko wa snubber
10. Kichujio Sehemu

Kuingiza pembejeo na ulinzi wa makosa ya SMPS

Sehemu hii ina vifaa viwili, F1 na RV1. F1 ni fyuzi ya pigo polepole ya 1A 250VAC na RV1 ni 7mm 275V MOV (Metal Oxide Varistor). Wakati wa kuongezeka kwa voltage kubwa (zaidi ya 275VAC), MOV ilikufa kidogo na kupiga Fuse ya kuingiza. Walakini, kwa sababu ya kipengee cha pigo polepole, fuse inastahimili uingiaji wa sasa kupitia SMPS.

Uongofu wa AC-DC

Sehemu hii inasimamiwa na daraja la diode. Hizi diode nne (ndani ya DB107) hufanya rekebisha kamili ya daraja. Diode ni 1N4006, lakini kiwango cha 1N4007 kinaweza kufanya kazi hiyo kikamilifu. Katika mradi huu, diode hizi nne hubadilishwa na kitatua kamili cha daraja DB107.

Kichujio cha PI

Majimbo tofauti yana viwango tofauti vya kukataliwa kwa EMI. Ubunifu huu unathibitisha kiwango cha EN61000-Class 3 na kichujio cha PI kimeundwa kwa njia ya kupunguza kukataliwa kwa hali ya kawaida ya EMI. Sehemu hii imeundwa kwa kutumia C1, C2, na L1. C1 na C2 ni 400V 18uF capacitors. Ni thamani isiyo ya kawaida kwa hivyo 22uF 400V imechaguliwa kwa programu tumizi hii. L1 ni hali ya kawaida inayosonga ambayo inachukua ishara ya EMI kutofautisha kufuta zote mbili.

Mzunguko wa dereva au mzunguko wa kubadili

Ni moyo wa SMPS. Upande wa msingi wa transformer unadhibitiwa na mzunguko wa kubadilisha TNY268PN. Mzunguko wa kubadilisha ni 120-132khz. Kwa sababu ya frequency hii kubwa ya kubadilisha, transfoma ndogo zinaweza kutumika. Mzunguko wa kubadilisha una vifaa viwili, U1, na C3. U1 ndiye dereva mkuu wa IC TNY268PN. C3 ni capacitor ya kupita ambayo inahitajika kwa kufanya kazi kwa dereva wetu IC.

Ulinzi wa kufunga chini ya voltage

Ulinzi wa kufunga chini ya voltage hufanywa na kontena ya hisia R1 na R2. Inatumika wakati SMPS inapoingia kwenye hali ya kuanza upya kiotomatiki na kuhisi voltage ya laini.

Mzunguko wa clamp

D1 na D2 ni mzunguko wa clamp. D1 ni diode ya TVS na D2 ni diode ya kupona haraka. Transformer hufanya kama inductor kubwa katika dereva wa umeme IC TNY268PN. Kwa hivyo wakati wa kuzima-mzunguko, transformer huunda spikes za voltage nyingi kwa sababu ya uvujaji wa uvujaji wa transformer. Spikes hizi za voltage ya hali ya juu hukandamizwa na clamp ya diode kwenye transformer. UF4007 imechaguliwa kwa sababu ya kupona haraka-haraka na P6KE200A imechaguliwa kwa operesheni ya TVS.

Sumaku na kutengwa kwa galvanic

Transformer ni transformer ya ferromagnetic na sio tu inabadilisha AC ya juu kuwa voltage ya chini lakini pia hutoa kutengwa kwa galvanic.

Kichujio cha EMI

Kuchuja EMI hufanywa na C4 capacitor. Inaongeza kinga ya mzunguko ili kupunguza usumbufu mkubwa wa EMI.

Kurekebisha Sekondari na mzunguko wa Snubber

Pato kutoka kwa transformer hurekebishwa na kubadilishwa kuwa DC kwa kutumia D6, diode ya kurekebisha ya Schottky. Mzunguko wa snubber kwenye D6 hutoa ukandamizaji wa muda mfupi wa voltage wakati wa shughuli za kubadili. Mzunguko wa snubber una kontena moja na capacitor moja, R3, na C5.

Kichujio Sehemu

Sehemu ya kichungi ina kichungi capacitor C6. Ni capacitor ya ESR ya chini ya kukataliwa kwa hali ya juu. Pia, kichujio cha LC kinachotumia L2 na C7 hutoa kukataliwa vizuri zaidi kwa pato.

Hatua ya 4: Viwanda vya PCB

Unaweza kuteka Mpangilio wa PCB na programu yoyote kulingana na urahisi wako na kuipeleka kwa Mtengenezaji wa PCB wa chaguo lako. Nina Gerber tayari, naweza kushiriki.

Napenda kupendekeza LIONCIRCUITS kwani wana huduma ya utengenezaji wa gharama nafuu kwa prototypes ambayo ni nzuri sana kwa watu kama sisi wapenda DIY. Wana jukwaa la otomatiki mkondoni ambapo unaweza kupakia faili zako za Gerber na kuweka agizo mkondoni. Usafirishaji kote India ni bure.