In questo post discutiamo in modo esauriente di un semplice circuito SMPS da 12V a 2 amp usando l'IC UC2842. Studiamo un design flyback a 2 ampere valutando varie formule, che forniscono i dettagli esatti di selezione per l'avvolgimento del trasformatore e le specifiche delle parti.

Design # 1: Introduzione

Il primo progetto si basa sul versatile IC VIPer53-E.

VIPer53-E è costruito con un controller PWM in modalità corrente migliorato che ha un MOSFET di potenza MDMesh ™ ad alta tensione all'interno dello stesso pacchetto. Il VIPer53-E può essere trovato in un paio di pacchetti distinti, DIP8 e PowerSO-10. La scheda benchmark è senza dubbio un alimentatore offline ad ampia gamma che include VIPer53-E progettato per la regolazione secondaria azionando il controller PWM tramite un opto- accoppiatore. La frequenza di commutazione è di 100 kHz e la potenza di uscita complessiva è di 24 W.

Di seguito sono riportate alcune delle caratteristiche principali dell'IC:

• Alimentatore generico basato su SMPS
• Controllo della modalità corrente insieme alla funzione di limitazione variabile
• Efficienza intorno a un buon 75%
• L'uscita è protetta da una protezione da cortocircuito e sovraccarico
• La sovratemperatura è controllata anche tramite una protezione di arresto termico incorporata
• Conforme alla specifica EMI di classe B EN55022 e agli standard Blue Angel.

Lo schema del circuito del circuito proposto da 12V 2 amp utilizzando VIPer53-E potrebbe essere visto nell'immagine mostrata sotto:

Circuito SMPS VIPer53-E 12V 2 amp 24 watt

SCARICA LA SCHEDA COMPLETA E L'ELENCO DELLE PARTI

Le principali condizioni operative possono essere studiate attraverso la seguente immagine:

Dettagli del trasformatore:

I dettagli dell'avvolgimento del trasformatore del nucleo di ferrite per il circuito SMPS di cui sopra potrebbero essere analizzati secondo i dati forniti nella figura seguente:

Ulteriori informazioni su VIPer53-E possono essere studiate in questo articolo

Design # 2: Introduzione

Il prossimo progetto è basato su IC UC2842 di Texas Instruments , che può essere utilizzato anche per costruire un circuito SMPS di alta qualità, a stato solido, molto affidabile valutato a 12V e con un'uscita di corrente da 2 amp a 4 amp.

Lo schema elettrico completo di questo progetto può essere visualizzato nella figura seguente:

Cerchiamo di capire le funzioni e le criticità di alcuni dei principali componenti utilizzati in questo circuito SMPS 12V 2 amp:

Condensatore Bulk di ingresso Cin e tensione minima di massa:

Il condensatore di massa Cin mostrato può essere incorporato utilizzando uno o pochi condensatori in parallelo, possibilmente utilizzando un induttore attraverso di essi per eliminare il rumore generato a causa della conduzione di modo differenziale. Il valore di questo condensatore decide il livello di tensione minima di massa.

Se viene utilizzato un valore Cin inferiore per ridurre la tensione minima di massa, potrebbe verificarsi un aumento della corrente di picco primaria che sovraccarica i mosfet di commutazione e anche il trasformatore.

“procedura di test megger per cavo pdf ”

Al contrario mantenere il valore maggiore potrebbe comportare una corrente di picco più alta sul mosfet e sul trafo, anche questo non è accettabile, quindi si dovrebbe scegliere un valore ragionevole come indicato nel diagramma.
Può essere fatto utilizzando la seguente formula:

Qui Vin (min) indica il valore RMS della tensione di ingresso AC minima che è di circa 85 V RMS.

fLINE (min) denota la frequenza del valore RMS di cui sopra, che può essere assunto pari a 47Hz.

Con riferimento all'equazione di cui sopra, per ottenere un valore minimo di tensione di massa di 75V, con un'efficienza dell'85%, il valore Cin dovrà essere intorno a 126uF, nel nostro prototipo 180uF si è rivelato perfetto.

Calcolo dei rapporti di virata del Tansformer:

Per iniziare con il calcolo della rotazione del trasformatore, è necessario trovare la frequenza di commutazione più favorevole.

Sebbene l'IC UC2842 sia specificato per produrre una frequenza massima di 500kHz, considerando tutti i parametri fattibili e relativi all'efficienza si è deciso di selezionare e impostare il dispositivo a circa 110kHz.

Ciò ha consentito al progetto di essere ragionevolmente ben bilanciato in termini di dimensioni del trasformatore, dimensione del filtro EMI e mantenere le operazioni entro le perdite tollerabili.

Il termine Nps si riferisce al primario del trasformatore e questo può essere determinato a seconda del valore nominale del mosfet del driver utilizzato insieme al valore delle specifiche del diodo raddrizzatore secondario.

Per un valore mosfet ottimale dobbiamo prima calcolare la tensione di picco di massa con riferimento al valore di tensione RMS massimo che è 265 V CA in ingresso nel nostro caso. Quindi abbiamo:

Per motivi di semplicità ed economicità, un mosfet IRFB9N65A da 650 V è stato selezionato per questo prototipo di circuito smps da 12V 2 amp.

Se consideriamo che la tensione massima di tensione sul drenaggio del mosfet sia circa l'80% delle sue specifiche e prendendo il 30% come picco di tensione consentito dall'alimentazione di ingresso massima, la tensione di uscita riflessa risultante può essere inferiore a 130 V come espresso nella seguente equazione:

Pertanto per un'uscita a 12V il rapporto di rotazione massimo del trasformatore primario / secondario o il NPS può essere calcolato come indicato nella seguente equazione:

Nel nostro progetto è stato incorporato un rapporto di rotazione di Nps = 10.

Questo avvolgimento deve essere calcolato in modo tale da poter produrre una tensione che può essere leggermente superiore alla specifica Vcc minima dell'IC, in modo che l'IC sia in grado di funzionare in condizioni ottimali e la stabilità sia mantenuta in tutto il circuito.

L'avvolgimento ausiliario Npa può essere calcolato come mostrato nella seguente formula:

L'avvolgimento ausiliario nel trasformatore viene utilizzato per polarizzare e fornire l'alimentazione operativa all'IC.

“qual è la funzione del commutatore in un motore? ”

Ora per il diodo di uscita, lo stress di tensione su di esso può essere equivalente alla tensione di uscita e all'alimentazione di ingresso riflessa, come indicato di seguito:

Per contrastare i picchi di tensione dovuti al fenomeno del 'ringing', un diodo Schottky classificato con una tensione di blocco di 60 V o superiore è stato ritenuto necessario e utilizzato in questo progetto.

Anche per tenere lontano il fattore di picco di corrente ad alta tensione, questo convertitore flyback è progettato lavorare con una modalità di conduzione continua (CCM).

Calcolo del ciclo di lavoro massimo:

Come discusso nel paragrafo precedente, una volta calcolato l'NPS del trasformatore, il duty cycle massimo richiesto Dmax può essere calcolato attraverso la funzione di trasferimento come allocata per i convertitori CCM, i dettagli possono essere testimoniati di seguito:

Induttanza del trasformatore e corrente di picco

Nel nostro discusso circuito smps da 12V 2 amp, l'induttanza magnetizzante del trasformatore Lp è stata determinata secondo i parametri CCM. In questo esempio l'induttanza è stata scelta in modo tale che il convertitore sia in grado di entrare nella zona di lavoro del CCM con circa il 10% di carico e utilizzando una tensione minima di massa per mantenere l'ondulazione di uscita al minimo.