Questo articolo discute un metodo attraverso il quale qualsiasi SMPS già pronto può essere convertito in un circuito SMPS a corrente variabile utilizzando alcuni collegamenti jumper esterni.
In uno degli articoli precedenti abbiamo imparato come realizzare un circuito SMPS a tensione variabile impiegando un semplice stadio regolatori shunt, anche nel presente hack utilizziamo lo stesso stadio circuitale per implementare una caratteristica di uscita di corrente variabile.
Cos'è SMPS
SMPS sta per Switch-Mode-Power-Supply, che utilizza un convertitore di commutazione basato su ferrite ad alta frequenza per convertire AC 220V in DC. L'uso di un'alta frequenza trasformatore di ferrite rende il sistema altamente efficiente in termini di compattezza, potenza dissipata e costo.
Il concetto SMPS oggi ha quasi completamente sostituito i tradizionali trasformatori con nucleo in ferro e ha trasformato queste unità in un adattatore di alimentazione alternativo molto compatto, leggero ed efficiente.
Tuttavia, poiché le unità SMPS sono comunemente disponibili come moduli a tensione fissa, il raggiungimento di una tensione preferita secondo le esigenze dell'applicazione dell'utente diventa piuttosto difficile.
Ad esempio per caricare una batteria da 12 V potrebbe essere necessaria una tensione di uscita di circa 14,5 V, ma essendo questo valore abbastanza strano e non standard potremmo trovare estremamente difficile ottenere un SMPS classificato con queste specifiche nel mercato.
Sebbene sul mercato si possano trovare circuiti SMPS variabili, questi possono essere più costosi delle normali varianti a tensione fissa, quindi trovare un metodo per trasformare un SMPS a tensione fissa esistente in un tipo variabile sembra più interessante e desiderabile.
Indagando un po 'sul concetto sono riuscito a trovare un metodo molto semplice per implementare lo stesso, impariamo come condurre questa modifica.
Ne troverai uno popolare Circuito SMPS 12V 1amp nel mio blog che in realtà ha una funzione di tensione variabile incorporata.
La funzione dell'accoppiatore ottico in SMPS
Nel post collegato sopra abbiamo discusso di come un accoppiatore ottico abbia svolto un ruolo importante nel fornire la caratteristica di output costante cruciale per qualsiasi SMPS.
La funzione dell'accoppiatore ottico può essere compresa con la seguente breve spiegazione:
L'optoaccoppiatore possiede un circuito LED / foto-transistor integrato, questo dispositivo è integrato con lo stadio di uscita SMPS in modo tale che quando l'uscita tende a salire sopra la soglia non sicura, il LED all'interno dell'opto si accende costringendo il fototransistor a condurre.
Il fototransistor a sua volta è configurato attraverso un punto sensibile di 'spegnimento' dello stadio driver SMPS in cui la conduzione del fototransistor forza lo stadio di ingresso a spegnersi.
La condizione di cui sopra fa sì che l'uscita SMPS si spenga anche istantaneamente, tuttavia nel momento in cui questa commutazione inizia, corregge e riporta l'uscita in zona sicura e il LED all'interno dell'opto si disattiva che ancora una volta accende lo stadio di ingresso dell'SMPS.
Questa operazione continua a ciclare rapidamente da On a OFF e viceversa garantendo una tensione costante in uscita.
Corrente regolabile Modifica SMPS
Per ottenere una funzione di controllo corrente all'interno di qualsiasi SMPS, cerchiamo ancora una volta l'aiuto dell'accoppiatore ottico.
Implementiamo una semplice modifica utilizzando una configurazione a transistor BC547 come mostrato di seguito:
Facendo riferimento al progetto di cui sopra, abbiamo un'idea chiara su come modificare o realizzare un circuito driver SMPS a corrente variabile.
L'optoaccoppiatore (indicato dal quadrato rosso) sarà presente di default per tutti i moduli SMPS, e supponendo che il TL431 non sia presente allora potremmo dover configurare l'intera configurazione associata all'optoaccoppiatore LED.
Se lo stadio TL431 fa già parte del circuito SMPS, in quel caso non ci resta che considerare l'integrazione dello stadio BC547 che diventa l'unico responsabile del controllo di corrente proposto del circuito.
Il BC547 può essere visto collegato al suo collettore / emettitore attraverso il catodo / anodo del CI TL431 e la base del BC547 può essere vista collegata all'uscita (-) dell'SMPS tramite un gruppo di resistori selezionabili Ra, Rb, Rc, Rd .
Questi resistori che si trovano tra la base e l'emettitore del transistor BC547 iniziano a funzionare come sensori di corrente per il circuito.
Questi vengono opportunamente calcolati in modo tale che spostando il collegamento a ponticello sui relativi contatti si introducano differenti limiti di corrente nella linea.
Quando la corrente tende ad aumentare oltre la soglia impostata determinata dai valori delle corrispondenti resistenze, si sviluppa una differenza di potenziale ai capi della base / emettitore del BC547 che diventa sufficiente per accendere il transistor, cortocircuitando l'IC TL431 tra i LED opto e terra.
L'azione di cui sopra accende istantaneamente il LED dell'opto, inviando un segnale di 'guasto' al lato di ingresso dell'SMPS tramite il fototransistor integrato nell'opto.
La condizione cerca immediatamente di eseguire uno spegnimento sul lato di uscita che a sua volta interrompe la conduzione del BC547 e la situazione oscilla da ON a OFF e ON rapidamente assicurando che la corrente non superi mai la soglia predeterminata.
Le resistenze Ra ... Rd possono essere calcolate utilizzando la seguente formula:
R = 0.7 / soglia di interruzione della corrente
Ad esempio, supponiamo di voler collegare all'uscita un LED avente una corrente nominale di 1 amp.
Possiamo impostare il valore della resistenza corrispondente (selezionata dal jumper) come:
R = 0,7 / 1 = 0,7 ohm
Il wattaggio del resistore può essere ottenuto semplicemente moltiplicando le varianti, ovvero 0,7 x 1 = 0,7 watt o semplicemente 1 watt.
Il resistore calcolato garantisce che la corrente di uscita al LED non superi mai il segno di 1 ampere, salvaguardando così il LED da eventuali danni, altri valori per i restanti resistori possono essere calcolati in modo appropriato per ottenere l'opzione di corrente variabile desiderata nel modulo SMPS.
Modifica di un SMPS fisso in un SMPS a tensione variabile
Questo post seguente cerca di determinare un metodo attraverso il quale qualsiasi SMPS potrebbe essere trasformato in un alimentatore variabile per ottenere qualsiasi livello di tensione desiderato da 0 al massimo.
Cos'è il regolatore di shunt
Troviamo che impiega uno stadio del circuito regolatore shunt per eseguire la caratteristica di tensione variabile nel progetto.
Un altro aspetto interessante è che questo dispositivo regolatore shunt implementa la funzionalità regolando l'ingresso dell'optoaccoppiatore del circuito.
Ora poiché uno stadio opto accoppiatore di feedback è invariabilmente impiegato in tutti i circuiti SMPS, introducendo un regolatore shunt è possibile trasformare facilmente un SMPS fisso in una controparte variabile.
In effetti si può anche realizzare un circuito SMPS variabile usando lo stesso principio spiegato sopra.
Potresti voler saperne di più su cos'è un regolatore shunt e come funziona .
Procedure:
Facendo riferimento al seguente circuito di esempio, siamo in grado di trovare la posizione esatta del regolatore shunt e i suoi dettagli di configurazione:
Vedere il lato in basso a destra del diagramma contrassegnato con linee rosse tratteggiate, mostra la sezione variabile del circuito a cui siamo interessati. Questa sezione diventa responsabile delle azioni di regolazione della tensione previste.
Qui il resistore R6 può essere sostituito con un potenziometro da 22K per rendere la variabile di progetto.
L'ingrandimento di questa sezione fornisce una migliore visualizzazione dei dettagli coinvolti:
Identificazione del fotoaccoppiatore
Se hai un circuito SMPS a tensione fissa, aprilo e cerca solo il fotoaccoppiatore nel design, sarebbe per lo più situato proprio intorno al trasformatore di ferrite centrale, come si può vedere nell'immagine seguente:
Una volta trovato l'accoppiatore ottico, pulisci rimuovendo tutte le parti associate sul lato di uscita dell'opto, cioè attraverso i pin che possono essere verso il lato di uscita del PCB SMPS.
E collegare o integrare questi pin dell'opto con il circuito assemblato utilizzando il TL431, mostrato nello schema precedente.
È possibile assemblare la sezione TL431 su un piccolo pezzo di PCB per uso generico e incollarlo sulla scheda SMPS principale.
Se il tuo circuito SMPS non ha una bobina del filtro di uscita, puoi semplicemente cortocircuitare i due positivi del circuito TL431 e unire la terminazione al catodo del diodo di uscita SMPS.
Tuttavia, supponiamo che il tuo SMPS includa già il circuito TL431 con l'accoppiatore ottico, quindi trova semplicemente la posizione del resistore R6 e sostituiscilo con un potenziometro (vedi posizione R6 nel primo diagramma sopra).
Non dimenticare di aggiungere una resistenza da 220 ohm o 470 ohm in serie con il POT, altrimenti mentre si regola il potenziometro al livello più alto si potrebbe danneggiare istantaneamente il dispositivo di shunt TL431.
Ecco fatto, ora sai esattamente come convertire o creare un circuito SMPS a tensione variabile usando i passaggi sopra spiegati.
AGGIORNARE
L'immagine seguente mostra forse il modo più semplice per personalizzare un circuito SMPS per ottenere caratteristiche di tensione e corrente variabili. Si prega di vedere come i vasi o le preimpostazioni devono essere configurati attraverso l'accoppiatore ottico per ottenere i risultati desiderati:
Se hai ulteriori dubbi sul design o sulla spiegazione, sentiti libero di esprimere attraverso i tuoi commenti.
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