2 دائرة مدمجة 12 فولت 2 أمبير SMPS لسائق LED

2 دائرة مدمجة 12 فولت 2 أمبير SMPS لسائق LED

في هذا المنشور ، نناقش بشكل شامل دارة SMPS 2 بسيطة 12 فولت 2 أمبير باستخدام IC UC2842. ندرس تصميم flyback بقوة 2 أمبير من خلال تقييم الصيغ المختلفة ، والتي توفر تفاصيل التحديد الدقيقة لملف المحولات ومواصفات الأجزاء.



التصميم رقم 1: مقدمة

يعتمد التصميم الأول على IC VIPer53-E متعدد الاستخدامات.

تم تصميم VIPer53-E بوحدة تحكم PWM للوضع الحالي المحسّن والتي تحتوي على MDMesh ™ Power MOSFET عالي الجهد داخل نفس الحزمة. يمكن العثور على VIPer53-E في حزمتين متميزتين ، DIP8 و PowerSO-10. لوحة القياس هي بلا شك مصدر طاقة واسع النطاق غير متصل بالإنترنت يتضمن VIPer53-E المصمم للتنظيم الثانوي من خلال تشغيل وحدة التحكم PWM عبر opto- مقرنة. تردد التبديل 100 كيلو هرتز وقوة الخرج الكلية 24 وات.





فيما يلي بعض الميزات الرئيسية لـ IC:

• مصدر طاقة للأغراض العامة قائم على SMPS
• التحكم في الوضع الحالي إلى جانب مرفق الحد المتغير
• كفاءة جيدة حوالي 75٪
• يتم حماية المخرجات بدائرة قصر وحماية من الحمل الزائد
• يتم التحكم أيضًا في درجة الحرارة الزائدة من خلال حماية مدمجة للإغلاق الحراري
• يتوافق مع مواصفات EN55022 Class B EMI ومعايير Blue Angel.



يمكن رؤية الرسم التخطيطي لدائرة 12V 2 أمبير المقترحة باستخدام VIPer53-E في الصورة الموضحة أدناه:

VIPer53-E 12 فولت 2 أمبير 24 وات دائرة SMPS

قم بتنزيل قائمة الأجزاء والأجزاء الكاملة

يمكن دراسة ظروف التشغيل الرئيسية من خلال الصورة التالية:

الملامح الرئيسية لـ VIPer53A

تفاصيل المحولات:

يمكن تحليل تفاصيل لف المحول الفريت الأساسي لدائرة SMPS المذكورة أعلاه وفقًا للبيانات المقدمة في الشكل التالي:

تفاصيل لف المحولات

يمكن دراسة مزيد من المعلومات حول VIPer53-E في هذه المقالة

التصميم رقم 2: مقدمة

التصميم التالي يعتمد على IC UC2842 من شركة Texas Instruments ، والتي يمكن استخدامها أيضًا لبناء دائرة SMPS عالية الجودة وحالة صلبة وموثوقة للغاية مصنفة بجهد 12 فولت ، وبخرجات تيار @ 2 أمبير إلى 4 أمبير.

يمكن عرض مخطط الدائرة الكاملة لهذا التصميم في الشكل التالي:

مدمجة 12 فولت 2 أمبير دائرة SMPS

دعنا نحاول فهم وظائف وأهمية بعض المكونات الرئيسية المستخدمة في دائرة SMPS بقدرة 12 فولت 2 أمبير:

مكثف السائبة الإدخال Cin والحد الأدنى من الجهد السائبة:

يمكن دمج مكثف السائبة الموضح باستخدام مكثفات مفردة أو قليلة بالتوازي ، ربما باستخدام محث عبرها للتخلص من الضوضاء الناتجة عن التوصيل بالوضع التفاضلي. تحدد قيمة هذا المكثف مستوى الحد الأدنى من الجهد السائب.

إذا تم استخدام قيمة منخفضة Cin لتقليل الحد الأدنى من الجهد السائب ، فقد يؤدي ذلك إلى رفع تيار الذروة الأولي الزائد ، مما يؤدي إلى زيادة التحميل على mosfets وكذلك المحول.

على العكس من ذلك ، قد يؤدي الحفاظ على القيمة أكبر إلى ارتفاع تيار الذروة على mosfet و trafo ، وهو أمر غير مقبول أيضًا ، لذلك يجب اختيار قيمة معقولة كما هو موضح في الرسم التخطيطي.
يمكن أن يتم ذلك باستخدام الصيغة التالية:

هنا يشير Vin (min) إلى قيمة RMS لجهد دخل التيار المتردد الأدنى والذي يبلغ حوالي 85 فولت RMS.

تشير fLINE (دقيقة) إلى تردد قيمة RMS المذكورة أعلاه والتي يمكن افتراضها بأنها 47Hz.

بالإشارة إلى المعادلة أعلاه ، من أجل تحقيق الحد الأدنى من قيمة الجهد الأكبر 75 فولت ، بكفاءة 85٪ ، يجب أن تكون قيمة Cin حوالي 126 فائق التوهج ، في نموذجنا الأولي 180 فائق التوهج وجد أنه جيد.

حساب نسب دوران Tansformer:

للبدء بحساب دوران المحول ، يجب اكتشاف تردد التحويل الأكثر ملاءمة.

على الرغم من تحديد IC UC2842 لإنتاج أقصى تردد يبلغ 500 كيلو هرتز ، مع الأخذ في الاعتبار جميع المعلمات ذات الصلة بالكفاءة والفعالية ، فقد تقرر اختيار الجهاز وضبطه عند حوالي 110 كيلو هرتز.

سمح ذلك للتصميم أن يكون متوازنًا بشكل معقول من حيث حجم المحول وأبعاد مرشح EMI ولا يزال يحافظ على العمليات ضمن الخسائر التي يمكن تحملها.

يشير المصطلح Nps إلى العنصر الأساسي للمحول ويمكن تحديد ذلك اعتمادًا على تصنيف برنامج التشغيل mosfet المستخدم جنبًا إلى جنب مع تصنيف مواصفات الصمام الثنائي المعدل الثانوي.

للحصول على تصنيف mosfet الأمثل ، نحتاج أولاً إلى حساب جهد الكتلة القصوى بالرجوع إلى القيمة القصوى لجهد RMS وهي 265V دخل التيار المتردد في حالتنا. لذلك لدينا:

من أجل البساطة والفعالية من حيث التكلفة ، تم اختيار MOSFET IRFB9N65A المصنف 650 فولت للنموذج الأولي لدائرة smps بقدرة 12 فولت 2 أمبير.

إذا اعتبرنا أن أقصى ضغط للجهد على استنزاف mosfet يكون حوالي 80 ٪ من مواصفاته ، وأخذ 30 ٪ مثل ارتفاع الجهد المسموح به من الحد الأقصى لإمداد المدخلات السائبة ، فمن المتوقع أن يكون جهد الخرج المنعكس الناتج أقل من 130 فولت مثل معبر عنه في المعادلة التالية:

لذلك ، بالنسبة لإخراج 12 فولت ، يمكن حساب الحد الأقصى لنسبة دوران المحول الأولي / الثانوي أو NPS كما هو موضح في المعادلة التالية:

في تصميمنا تم دمج نسبة دوران Nps = 10.

يجب حساب هذا الملف بطريقة تجعله قادرًا على إنتاج جهد قد يكون أعلى قليلاً من الحد الأدنى لمواصفات Vcc الخاصة بـ IC ، بحيث يكون IC قادرًا على العمل في ظل الظروف المثلى ويتم الحفاظ على الاستقرار في جميع أنحاء الدائرة.

يمكن حساب الملف المساعد Npa كما هو موضح في الصيغة التالية:

يتم استخدام اللف الإضافي في المحول للتحيز وتوفير مصدر التشغيل لـ IC.

الآن بالنسبة للديود الناتج ، قد يكون إجهاد الجهد عليه مكافئًا لجهد الخرج ومصدر الإدخال المنعكس ، كما هو موضح أدناه:

من أجل مواجهة ارتفاعات الجهد بسبب ظاهرة 'الرنين' ، شعر أن الصمام الثنائي شوتكي المصنف بجهد مانع يبلغ 60 فولت أو أعلى ضروري وتم استخدامه في هذا التصميم.

أيضا لإبعاد عامل ارتفاع التيار عالي الجهد ، هذا تم تصميم محول flyback للعمل مع وضع التوصيل المستمر (CCM).

حساب دورة العمل القصوى:

كما تمت مناقشته في الفقرة أعلاه ، بمجرد حساب NPS للمحول ، يمكن حساب دورة العمل القصوى المطلوبة Dmax من خلال وظيفة النقل على النحو المخصص للمحولات القائمة على CCM ، يمكن أن نرى التفاصيل أدناه:

محاثة المحولات وتيار الذروة

في دارتنا التي تمت مناقشتها بجهد 12 فولت 2 أمبير ، تم تحديد محاثة مغنطة المحول Lp وفقًا لمعلمات CCM. في هذا المثال ، تم اختيار الحث بحيث يكون المحول قادرًا على الوصول إلى منطقة عمل CCM بحمل يبلغ حوالي 10 ٪ وباستخدام الحد الأدنى من الجهد الأكبر من أجل الحفاظ على تموج الإخراج إلى أدنى مستوى.

لمزيد من التفاصيل حول المواصفات الفنية المختلفة والصيغ يمكنك دراسة ورقة البيانات الأصلية هنا




السابق: دائرة إمداد الطاقة القابلة للتعديل 0-40V - دروس البناء التالي: مجسات مقاومة التآكل لجهاز التحكم في مستوى الماء