Circuito convertitore buck 5V, 12V SMPS 220V

Circuito convertitore buck 5V, 12V SMPS 220V

Questo convertitore buck step-down convertirà un ingresso da 220 V CA dall'alimentazione di rete a 5 V o 12 V o 24 V CC con un'efficienza del 90%.



Il convertitore buck proposto è un circuito SMPS che utilizza l'IC VIPer12A di STMicroelectronics .

Il circuito utilizza un numero trascurabile di componenti esterni ma è in grado di funzionare direttamente dall'ingresso CA di rete.





Il design del convertitore buck

Osservando lo schema circuitale fornito, vediamo che lo stadio di ingresso incorpora un resistore limitatore di sovratensione che agisce come un fusibile, un diodo per rettificare la CA e una rete di filtri LC per un'ulteriore filtrazione delle repliche CC.

Il filtro LC qui impiegato garantisce una migliore stabilizzazione CC e una migliore risposta EMI.



Il condensatore Cin1 può essere introdotto per rafforzare ulteriormente la funzionalità EMI.

L'IC VIPer12A diventa il principale processore PWM che esegue da solo l'intera conversione buck nel circuito.

Caratteristiche principali

Le principali caratteristiche della configurazione possono essere intese come segue:

  • Tensione di ingresso AC Vinac 80 - 285Vac
  • Corrente di uscita Iout 30mA
  • Corrente di uscita Iout 250mA
  • Tensione di uscita Vout1 + 24 ± 10% V
  • Tensione di uscita Vout2 + 5V ± 5%
  • Frequenza di commutazione 60 kHz
  • Potenza in uscita ~ 1 W.

Come funziona

Il circuito facilita due uscite, l'uscita a 24V è ottenuta tramite una configurazione del convertitore buck mentre l'uscita a 5V tramite modalità fly back.

La tensione di feedback all'IC viene acquisita da Vout1 per la regolazione richiesta dell'uscita, questa alimentazione viene applicata anche al pin IC Vdd.

Il cablaggio di cui sopra diventa possibile utilizzando un unico diodo ad alta tensione e un solo condensatore, per la precisione D1 e C3, rendendo i collegamenti e costi molto più semplici.

L'induttore L impiegato è costituito da due avvolgimenti che sono accoppiati tra loro su un nucleo di ferrite comune.

L'avvolgimento avviene tramite opportuni rapporti di rotazione, dove N1 = 200 giri e N2 = 60 giri. Entrambi sono avvolti su un materiale d'anima in ferrite PANASONIC ELC10D152E.

I diodi Zener z1 e z2 sono installati per proteggere le uscite dalle sovratensioni.

Un resistore di carico fittizio è fissato su Vout1 in modo che la regolazione appropriata possa essere eseguita su entrambe le uscite durante le situazioni di carico aperto.

Sebbene l'aggiunta del resistore di cui sopra influisca un po 'sull'efficienza, migliora superbamente la risposta di regolazione della tensione del circuito.

I diodi raddrizzatori fissati all'uscita sono tipi di recupero rapido a risposta rapida. D1 è un diodo ad alta tensione in quanto potrebbe essere soggetto a tensioni inverse elevate fornite dalla tensione del bus CC ... D2 è un diodo normale.

Circuito convertitore buck 5V, 12V SMPS 220V

Elenco delle parti per il circuito convertitore buck SMPS semplice proposto:

  • Rr = 10W 1 / 2W
  • Rf = 10KW 1 / 4W
  • R (carico) = 4,7kW 1 / 4W
  • Cin = 4,7 μF, condensatore elettrolitico da 450 V.
  • C1 = Condensatore elettrolitico da 33 μF, 50 V.
  • C2 = Condensatore elettrolitico da 100 μF, 16V
  • C3 = Condensatore elettrolitico da 1 μF, 25 V.
  • Condensatore ceramico C4 = 22 nF
  • Dr = Diodo 1N4007
  • D1 = Diodo BA159 (veloce)
  • D2 = Diodo 1N4148 (veloce)
  • D3 = Diodo 1N4004
  • Dz = 22V Zener
  • Dz1 = 27V Zener
  • Dz2 = 5.6V Zener
  • L 1 = 0,5 mH
  • Lf = 470 μH induttore
  • IC1 = STMicroelectronics VIPer12ADIP

Progettazione PCB e layout dei componenti del circuito convertitore buck SMPS spiegato sopra utilizzando IC VIPer12A

Design PCB con convertitore buck da 5 V, 12V

L'articolo completo può essere trovato Qui




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