Circuito di alimentazione a commutazione regolabile - 50 V, 2,5 A

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Il circuito di alimentazione a commutazione variabile spiegato è progettato attorno al dispositivo di controllo dell'alimentatore a commutazione integrato tipo L4960 di SGS. Le caratteristiche principali di questo regolatore a commutazione possono essere riassunte dai seguenti dati:

Caratteristiche principali

  1. Intervallo di tensione in ingresso: 9-50 VDC
  2. Tensione di uscita variabile da 5 a 40 V.
  3. La massima corrente di uscita accessibile è: 2,5 Amp.
  4. La massima potenza di uscita possibile è: 100 Watt.
  5. Circuito soft-start integrato.
  6. Livello di riferimento interno stabilizzato con margine ± 4%
  7. Funziona con una manciata di parti esterne.
  8. Fattore di lavoro: 0-1.
  9. Alta efficienza, avendo il fino al 90%.
  10. Dispone di una protezione termica interna da sovraccarico.
  11. Include un limitatore di corrente interno che garantisce una protezione completa dal cortocircuito.

Le specifiche dei pin del chip sono mostrate nella figura seguente. L'L4964 è racchiuso in un esclusivo pacchetto a 15 pin, progettato per gestire fino a 4 A.



Il funzionamento del circuito integrato di avvio graduale e del limitatore di corrente è evidenziato rispettivamente dai disegni della forma d'onda mostrati di seguito.

Il circuito di spegnimento per sovratemperatura nell'L4960 viene attivato non appena la temperatura della custodia del circuito integrato supera i 125 ° C. Per motivi di sicurezza, si consiglia il circuito di alimentazione switching consigliato con layout basato su trasformatore.



La tensione di ingresso CA al PCB viene acquisita dall'avvolgimento secondario del trasformatore di rete, il che significa che la CC all'IC è almeno 3 V al di sopra della tensione di uscita necessaria con la corrente di uscita più alta possibile. È comprensibile che il trasformatore sia essenzialmente un modello toroidale.

Descrizione del circuito

Schema semplificato

Gli schemi circuitali sopra mostrano il design della sezione CA del trasformatore di rete e l'alimentatore switching CC, corrispondentemente. La tensione AC dal lato secondario va ai singoli ingressi tramite la scheda di alimentazione, mentre la presa centrale è collegata alla linea di massa.

La tensione di ingresso non regolata, Ui per l'IC, passa attraverso un circuito raddrizzatore a onda intera costituito da una coppia di diodi da 3 A 1N5404, D1-D2, insieme a un condensatore di filtro, Ct. Il circuito costituito da R1-C3-C4 evidenzia il guadagno dell'anello di regolazione chiuso. Un altro stadio del circuito che utilizza C2 -R2 è configurato per generare una frequenza dell'oscillatore di circa 100 kHz.

Il condensatore C5 C5 in realtà ha due funzioni: questo specifica il tempo della rampa di avviamento graduale come mostrato nell'immagine della forma d'onda sopra, e anche la corrente di cortocircuito media. L'ingresso di feedback dell'L4962 è accoppiato alla giunzione del partitore di tensione di uscita R3 -R4. La tensione di uscita, Uo, dell'L4960 viene determinata utilizzando i seguenti calcoli

Uo = 5,1 [(R 3 + R4) / R3] dato che Ui - Uo ≥ 3 V.

Si noti che il valore più basso di Ui deve essere 9 V. siamo in grado di ottenere una tensione di uscita fissa di 5,1 V (± 4%) non appena R3 viene rimosso e R4 modificato con un collegamento corto. Se R3 è selezionato con un valore fisso di 5K6, R4 decide individualmente la tensione di uscita:

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

Il design può essere convertito in un alimentatore a commutazione variabile utilizzando R3 = 6K8 e aggiornando R3 con un potenziometro da 25K. Il diodo D3 è incorporato per la protezione dell'IC. Questo raddrizzatore veloce limita i picchi negativi sul lato di ingresso dell'induttore a un innocuo 0,6 - 1 V per ogni periodo di spegnimento del transistor di uscita interno dei circuiti integrati.

Se D3 non fosse presente, il potenziale del pin 7 dell'IC aumenterebbe pericolosamente fino a molti volt al di sotto del potenziale di terra. L'induttore L1 insieme al diodo D3 e al condensatore C6 C7, agisce come un convertitore buck per regolare l'uscita in modalità commutata, causando così una dissipazione del calore molto inferiore rispetto a qualsiasi altro circuito IC lineare come LM338.

Costruzione

La traccia PCB compatta e il layout dei componenti possono essere visualizzati nell'immagine seguente.

L'assemblaggio della scheda è in realtà molto semplice. Inizia scegliendo i resistori R3 e R4 come accennato in precedenza. Per prima cosa assemblare le parti che si trovano intorno al centro del circuito stampato come, R1… R4 inclusi e C2 C5.

Prima di iniziare a saldare le parti, assicurarsi che il regolatore IC1 e il diodo di potenza D1 siano fissati tramite vite / dado schiena contro schiena su un singolo dissipatore di calore comune, come mostrato nell'immagine della sovrapposizione del componente.

Ricordarsi di mantenere il dissipatore di calore ben isolato elettricamente dalla linguetta metallica del circuito integrato utilizzando una rondella di mica più spessa e una boccola di materiale plastico. È possibile utilizzare il tipo BYV28 per il diodo D3 .. Qualunque sia il tipo di diodo selezionato, assicurarsi che l'isolamento del microfono con un tester di continuità!

Premere i pin ICI e D3 nei loro particolari fori PCB fino a quando il dissipatore di calore si posiziona saldamente sulla superficie del PCB. Ora, saldare i cavi e tagliare la restante parte indesiderata dei cavi. Successivamente, installa il resto delle parti, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 e D2.

Assicurarsi di osservare correttamente l'orientamento e la polarità dei pin del diodo e dei condensatori elettrolitici. È necessario prestare un'attenzione eccessiva per prevenire qualsiasi tipo di possibilità di cortocircuito tra l'avvolgimento dello starter con il dissipatore di calore IC. Si consiglia di fissare L1 utilizzando un bullone centrale in nylon e un dado.

Test ed efficienza

Inizia la procedura di test controllando il posizionamento, l'isolamento e la direzione di ogni singolo componente sul PCB prima di collegare la scheda ai fili del lato secondario del trasformatore.

Va notato che questo alimentatore switching regolabile necessita di un carico collegato costantemente all'uscita per funzionare in modo ottimale. Quando l'SMPS viene fornito con 30 V CA e un carico di 2 A collegato a una tensione di uscita di 5 V, la temperatura del dissipatore di calore non deve superare i 60 ° C circa a temperatura ambiente.

L'efficienza del circuito in tali circostanze può essere prevista intorno al 68%. L'efficienza aumenta all'80% quando Uo = 10 V, 85% a Uo = 15 V, all'87% a Uo = 25 V, tutti con carico nominale di 2 Amp.

Scheda dati




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