Circuit d'alimentació de commutació ajustable - 50 V, 2,5 amperes

El circuit d’alimentació de commutació variable explicat està dissenyat al voltant del dispositiu de control d’alimentació en mode de commutador integrat tipus L4960 de SGS. Les principals característiques d’aquest regulador de commutació es poden resumir a partir de les dades següents:

Principals característiques

1. Rang de tensió d'entrada: 9-50 V CC
2. Tensió de sortida variable de 5 a 40 V.
3. El corrent de sortida màxim accessible és de: 2,5 A.
4. La potència de sortida més alta possible és: 100 watts.
5. Circuits d'inici suau integrats.
6. Nivell de referència intern estabilitzat amb un marge del ± 4%
7. Funciona amb un grapat de peces externes.
8. Factor de servei: 0-1.
9. Alta eficiència, tenint el fins a un 90%.
10. Té una protecció interna contra la sobrecàrrega tèrmica.
11. Inclou un limitador de corrent intern que garanteix una protecció completa contra el circuit curt.

Les especificacions dels pins del xip es mostren a la figura següent. El L4964 s’emmarca dins d’un paquet exclusiu de 15 pins, dissenyat per suportar fins a 4 A.

El funcionament del circuit d’inici suau incorporat i del limitador de corrent es ressalta a través dels dibuixos de formes d’ona que es mostren a continuació, respectivament.

El circuit d’aturada de sobre temperatura del L4960 s’activa tan bon punt la temperatura de la caixa IC passa per sobre dels 125 ° C. Per qüestions de seguretat, es recomana el circuit d’alimentació en mode de commutació suggerit amb el disseny basat en transformadors.

La tensió d'entrada de CA a la PCB s'adquireix del bobinatge secundari del transformador de xarxa, el que significa que la CC a l'IC està a un mínim de 3 V per sobre de la tensió de sortida necessària amb el màxim corrent de sortida possible. És comprensible que el transformador sigui essencialment un model toroidal.

Descripció del circuit

Esquema simplificat

Els diagrames de circuits anteriors mostren el disseny de la secció de CA del transformador de xarxa i la font d'alimentació de commutació de CC, corresponentment. La tensió de corrent altern des del costat secundari passa a les entrades individuals de la placa d'alimentació, mentre que l'aixeta central està connectada a la línia de terra.

La tensió d’entrada no regulada, Ui per a l’IC, passa per un circuit rectificador d’ona completa format per un parell de díodes 3 A 1N5404, D1-D2, juntament amb un condensador de filtre, Ct. El circuit format per R1-C3-C4 ressalta el guany del bucle de regulació tancat. Una altra etapa del circuit que utilitza C2-R2 està configurada per generar una freqüència d’oscil·lador d’aproximadament 100 kHz.

El condensador C5 C5 realment té dues funcions: especifica el temps de la rampa d’arrencada suau tal com es mostra a la imatge de forma d’ona anterior i també el corrent mitjà de curtcircuit. L'entrada de retroalimentació del L4962 està acoblada a la unió divisor de tensió de sortida R3-R4. El voltatge de sortida, Uo, del L4960 es determina utilitzant els càlculs següents

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

Tingueu en compte que el valor més baix d’Ui ha de ser de 9 V. som capaços d’obtenir una tensió de sortida fixa de 5,1 V (± 4%) tan bon punt s’elimina R3 i R4 ha canviat amb un enllaç curt. Si se selecciona R3 amb un valor fix de 5K6, R4 decideix individualment el voltatge de sortida:

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

El disseny es pot convertir en una font d’alimentació de mode de commutació variable mitjançant R3 = 6K8 i actualitzar R3 amb un potenciòmetre de 25K. El díode D3 s’incorpora per protegir l’IC. Aquest rectificador ràpid restringeix els pics negatius del costat d'entrada de l'inductor a un inofensiu de 0,6 a 1 V per cada període de desconnexió del transistor de sortida intern dels circuits integrats.

Si D3 no hi fos, causaria que el potencial del pin 7 de la CI augmentés perillosament fins a molts volts per sota del potencial terrestre. L’inductor L1 juntament amb el díode D3 i el condensador C6 C7 actua com un convertidor de buck per regular la sortida en mode commutat, provocant així una dissipació de calor molt inferior en comparació amb qualsevol altre circuit IC lineal com LM338.

Construcció

La pista compacta i el disseny de components del PCB es poden visualitzar a la imatge següent.

Muntar el tauler és realment molt fàcil. Comenceu escollint les resistències R3 i R4 com s’ha esmentat anteriorment. Primer, munteu les parts que hi ha al voltant del centre de la placa, com ara, R1 ... R4 inclòs, així com C2 C5.

Abans de començar a soldar les peces, assegureu-vos que el regulador IC1 i el díode de potència D1 estiguin fixats a través d’un cargol / femella esquena amb esquena sobre un únic dissipador de calor comú, tal com es demostra a la imatge de la capa de components.

Recordeu mantenir el dissipador de calor elèctricament aïllat de la pestanya metàl·lica IC mitjançant una rentadora de mica més gruixuda i un casquet de material plàstic. Podeu fer ús del tipus BYV28 per al díode D3 .. Sigui quin sigui el tipus de díode seleccionat, assegureu-vos que l’aïllament del micròfon amb un provador de continuïtat.

Premeu els passadors ICI i D3 als seus forats particulars del PCB fins que el dissipador de calor quedi fermament sobre la superfície del PCB. Ara, soldeu els cables i talleu la resta de porcions no desitjades dels lleads. Després, instal·leu la resta de peces, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 i D2.

Assegureu-vos de veure correctament l’orientació i la polaritat del pin del díode i dels condensadors electrolítics. S’ha d’exercir una atenció excessiva per evitar qualsevol tipus de possibilitat d’un curtcircuit a través del bobinatge del nucli de l’estrangulador amb el dissipador de calor IC. Es recomana assegurar L1 mitjançant un conjunt de cargol i femella de niló central.

Proves i eficiència

Comenceu el procediment de prova comprovant la ubicació, l'aïllament i la direcció de tots i cadascun dels components de la placa PCB abans de connectar la placa als cables laterals secundaris del transformador.

Cal tenir en compte que aquesta font d'alimentació de commutació ajustable necessita una càrrega connectada a la sortida constantment per funcionar de manera òptima. Quan l’SMPS es subministra amb 30 VCA i una càrrega de 2 A connectada a una tensió de sortida de 5 V, la temperatura del dissipador no ha de superar els 60 ° C a temperatura ambient.

Es pot esperar que l'eficiència del circuit en aquestes circumstàncies sigui al voltant del 68%. L’eficiència augmenta al 80% quan Uo = 10 V, al 85% a Uo = 15 V, al 87% a Uo = 25 V, tot amb una càrrega nominal de 2 amperes.

Fitxa de dades