Com modificar SMPS per a la sortida de corrent i tensió ajustables

Com modificar SMPS per a la sortida de corrent i tensió ajustables

En aquest article es parla d’un mètode mitjançant el qual qualsevol SMPS ja fabricat es pot convertir en un circuit de SMPS de corrent variable mitjançant uns quants enllaços de pont extern.



En un dels articles anteriors vam aprendre a fer un circuit SMPS de tensió variable emprant una simple etapa de reguladors de derivació, en el present hack també fem servir la mateixa etapa de circuit per implementar una característica de sortida de corrent variable.

Què és SMPS

SMPS significa Switch-Mode-Power-Supply, que utilitza un convertidor de commutació basat en ferrita d'alta freqüència per convertir el corrent altern de 220 V a CC. L’ús d’una alta freqüència transformador de ferrita fa que el sistema sigui altament eficient en termes de compacitat, pèrdua d’energia i cost.





Actualment, el concepte SMPS ha substituït gairebé completament els tradicionals transformadors de nucli de ferro i ha transformat aquestes unitats en alternatives d’adaptadors de potència molt compactes, lleugeres i eficients.

Tanmateix, atès que les unitats SMPS solen estar disponibles com a mòduls de tensió fixa, aconseguir un voltatge preferit segons les necessitats de l'aplicació dels usuaris es fa força difícil.



Per exemple, per carregar una bateria de 12V, és possible que necessiteu una tensió de sortida d’uns 14,5V, però aquest valor és força estrany i no estàndard, pot ser que sigui extremadament difícil obtenir un SMPS classificat amb aquestes especificacions al mercat.

Tot i que es poden trobar circuits SMPS variables al mercat, poden ser més costosos que les variants normals de tensió fixa, per tant, és més interessant i desitjable trobar un mètode per transformar un SMPS de tensió fixa existent en un tipus variable.

En investigar una mica el concepte, vaig poder trobar un mètode molt senzill d’implementació del mateix, aprenem a fer aquesta modificació.

En trobareu un de popular Circuit SMPS de 12V 1amp al meu bloc, que realment té una funció de voltatge variable integrada.

La funció de l'optoacoblador en SMPS

A la publicació enllaçada anterior, vam discutir com un acoblador opto jugava un paper important en proporcionar la funció de sortida constant crucial per a qualsevol SMPS.

La funció de l’acoblador opto es pot entendre amb la següent breu explicació:

L’acoblador opto posseeix un circuit LED / fototransistor incorporat, aquest dispositiu s’integra amb l’etapa de sortides SMPS de manera que quan la sortida tendeix a pujar per sobre del llindar insegur, el LED de l’interior opto s’encén forçant la conducció del fototransistor.

Al seu torn, el fototransistor es configura a través d’un punt sensible d’aturada de l’etapa del controlador SMPS, en què la conducció del fototransistor obliga a apagar l’etapa d’entrada.

La condició anterior fa que la sortida SMPS també s'apagui instantàniament, però, en el moment en què s'inicia aquesta commutació, es corregeix i restaura la sortida a la zona segura i es desactiva el LED de l'interior de l'opto, que torna a engegar l'etapa d'entrada del SMPS.

Aquesta operació manté un recorregut ràpid des d’On a OFF i viceversa, garantint un voltatge constant a la sortida.

Corrent ajustable Modificació SMPS

Per tal d’aconseguir una funció de control actual dins de qualsevol SMPS, tornem a buscar l’ajut de l’acoblador opto.

Implementem una modificació senzilla mitjançant una configuració de transistor BC547 com es mostra a continuació:

En referència al disseny anterior, tenim una idea clara sobre com modificar o fer un circuit de controlador SMPS de corrent variable.

L’acoblador opto (indicat amb quadrat vermell) estarà present de manera predeterminada per a tots els mòduls SMPS i, suposant que el TL431 no estigui present, és possible que hàgim de configurar tota la configuració associada al LED d’acoblament opto.

Si l’etapa TL431 ja forma part del circuit SMPS, en aquest cas només hem de considerar la possibilitat d’integrar l’etapa BC547, que esdevé l’únic responsable del control de corrent del circuit proposat.

El BC547 es pot veure connectat amb el seu col·lector / emissor a través del càtode / ànode del TL431 IC, i la base de BC547 es pot veure connectada amb la sortida (-) del SMPS mitjançant un grup de resistències seleccionables Ra, Rb, Rc, Rd .

Aquests resistors que es troben entre la base i l'emissor del transistor BC547 comencen a funcionar com a sensors de corrent per al circuit.

Aquests es calculen adequadament de manera que, en desplaçar la connexió de pont a través dels contactes rellevants, s’introdueixen diferents límits de corrent a la línia.

Quan el corrent tendeix a augmentar més enllà del llindar establert determinat pels valors de les resistències corresponents, es desenvolupa una diferència de potencial a través de la base / emissor del BC547 que esdevé suficient per encendre el transistor, curtcircuitant el TL431 IC entre l’opto LEd i terra.

L'acció anterior il·lumina instantàniament el LED de l'opto, enviant un senyal de 'falla' al costat d'entrada del SMPS a través del transistor fotogràfic integrat de l'opto.

La condició intenta immediatament executar un apagat a través del costat de sortida que al seu torn impedeix la conducció del BC547 i la situació fluctua d’ACTIVAT a APAGAT i ACTIVAT garantint que el corrent mai no superi el llindar predeterminat.

Les resistències Ra ... Rd es poden calcular mitjançant la fórmula següent:

R = 0,7 / límit de tall del corrent

Per exemple, si suposem que volem connectar un LED a la sortida que tingui una potència actual d’1 amp.

Podem establir el valor de la resistència corresponent (seleccionada pel pont) com:

R = 0,7 / 1 = 0,7 ohm

La potència de la resistència es pot obtenir simplement multiplicant les variants, és a dir, 0,7 x 1 = 0,7 watts o simplement 1 watt.

La resistència calculada garanteix que el corrent de sortida al LED mai no creua la marca d’1 amperi, protegint així el LED dels danys; es poden calcular adequadament altres valors per a les resistències restants per obtenir l’opció de corrent variable desitjada al mòdul SMPS.

Modificació d'un SMPS fix en SMPS de tensió variable

Aquesta publicació següent intenta determinar un mètode mitjançant el qual qualsevol SMPS es podria convertir en una font d'alimentació variable per aconseguir qualsevol nivell de voltatge desitjat de 0 a màxim.

Què és el regulador de derivació

Trobem que utilitza un circuit de regulador de derivació per executar la característica de tensió variable del disseny.

Un altre aspecte interessant és que aquest dispositiu regulador de derivació implementa la característica regulant l'entrada de l'acoblador opto del circuit.

Ara, ja que una etapa de retroalimentació optoacoplador s'utilitza invariablement en tots els circuits SMPS, mitjançant la introducció d'un regulador de derivació es pot transformar fàcilment un SMPS fix en una contrapart variable.

De fet, també es pot crear un circuit SMPS variable utilitzant el mateix principi que s'ha explicat anteriorment.

És possible que vulgueu obtenir més informació què és un regulador de derivació i com funciona .

Tràmits:

Referint-nos al següent exemple de circuit, podem trobar la ubicació exacta del regulador de derivació i els seus detalls de configuració:

Vegeu la part inferior dreta del diagrama marcat amb línies de punts vermells, mostra la secció variable del circuit que ens interessa. Aquesta secció es fa responsable de les accions de regulació de voltatge previstes.

Aquí es pot substituir la resistència R6 per una olla de 22K per fer que el disseny sigui variable.

Ampliar aquesta secció proporciona una millor visió dels detalls implicats:

Identificació de l’optocoplador

Si teniu un circuit SMPS de tensió fixa, obriu-lo i només heu de tenir en compte l’optocoplador del disseny, principalment es trobaria al voltant del transformador central de ferrita, com es pot veure a la imatge següent:

Una vegada que hagueu trobat l’acoblador opto, netegeu-lo traient totes les parts associades a la part de sortida de l’opto, és a dir, a través dels pins que poden estar cap al costat de sortida de la placa SMPS.

I connectar o integrar aquests pins de l’opto amb el circuit muntat mitjançant el TL431, que es mostra a l’esquema anterior.

Podeu muntar la secció TL431 en una petita peça de PCB d’ús general i enganxar-la a la placa principal SMPS.

Si el vostre circuit SMPS no té una bobina de filtre de sortida, només podeu curtcircuitar els dos aspectes positius del circuit TL431 i unir la terminació al càtode del díode de sortida SMPS.

Tanmateix, suposem que el vostre SMPS ja inclou el circuit TL431 amb l’acoblador opto, simplement cerqueu la posició de la resistència R6 i substituïu-la per un pot (vegeu la ubicació R6 al primer diagrama anterior).

No oblideu afegir una resistència de 220 ohms o 470 ohm en sèrie amb el POT, en cas contrari, si ajusteu el pot al nivell més alt, podríeu danyar instantàniament el dispositiu de derivació TL431.

Això és tot, ara ja sabeu exactament com convertir o fer un circuit SMPS de tensió variable seguint els passos explicats anteriorment.

ACTUALITZACIÓ

La següent imatge mostra potser la forma més senzilla de personalitzar un circuit SMPS per obtenir funcions de corrent i tensió variables. Consulteu com cal configurar els presets o presets a l’optoacoblador per obtenir els resultats previstos:

Si teniu més dubtes sobre el disseny o l'explicació, no dubteu a expressar-vos a través dels vostres comentaris.




Anterior: Com fer un circuit de control remot per ultrasons Següent: Circuit de carretó controlat a distància sense microcontrolador