Sukurkite savo 5v, 1a reguliuojamus smps, naudodami negyvą kompiuterio atx maitinimo šaltinį

„ S witch M ode P ower S upply“ (SMPS) yra nepakeičiama bet kokio elektroninio dizaino dalis. Jis naudojamas tinklo aukštos įtampos kintamajai srovei konvertuoti į žemos įtampos nuolatinę įtampą, ir tai daro pirmiausia keičiant tinklo kintamą į aukštos įtampos nuolatinę srovę, tada perjungiant aukštos įtampos nuolatinę srovę, kad būtų sukurta norima įtampa. Mes jau anksčiau sukūrėme kelias SMPS grandines, tokias kaip ši 5V 2A SMPS grandinė ir 12V 1A TNY268 SMPS grandinė. Mes netgi sukūrėme savo SMPS transformatorių, kuris galėtų būti naudojamas mūsų SMPS projektuose kartu su tvarkyklės IC.

Galite to nepastebėti, tačiau daugumai namų ūkio produktų, pvz., Mobiliajam įkrovikliui, nešiojamojo kompiuterio įkrovikliui, „Wi-Fi“ maršrutizatoriui, veikti reikia perjungimo režimo maitinimo šaltinio, o dauguma jų yra 5 V įtampos. Taigi, turėdami tai omenyje, šiame straipsnyje mes jums parodysime, kaip galite sukurti 5 V, 1 A SMPS grandinę, gelbėdami dalis iš seno išmetamo kompiuterio ATX maitinimo šaltinio.

Įspėjimas: Norint dirbti su kintamosios srovės tinklu, reikia išankstinių įgūdžių ir priežiūros. Neatidarykite seno SMPS ir nebandykite sukurti naujo be patirties. Atsargiai elkitės su įkrautais kondensatoriais ir įtampos laidais. Jūs buvote įspėtas, elkitės atsargiai ir visur, kur reikia, laikykitės ekspertų patarimų.

5V 1A maitinimo šaltinio projektavimo aspektai

Prieš tęsdami toliau, išaiškinkime kai kurias pagrindines dizaino ir apsaugos savybes.

Kodėl turėtumėte sukurti SMPS grandinę iš kompiuterio maitinimo šaltinio?

Man tai pigu, tada vėlgi pigu yra labai brangus žodis, jis tiesiogine prasme yra nemokamas. Galite paklausti, kaip taip? Tiesiog pasikalbėkite su vietinėmis kompiuterių aptarnavimo parduotuvėmis, kurios jums tai duos nemokamai, bent jau taip buvo man. Be to, paklauskite savo draugų, ar jie neturi tokių sugedusių.

Transformatoriaus sukūrimas / įsigijimas grandinei yra svarbiausia bet kokio SMPS projekto dalis, tačiau šis metodas visiškai išvengia šio žingsnio, gelbėdamas transformatorių, taip pat jis suteikia labai gerą mokymosi patirtį, jei esate elektroninis šiukšlintojas, kaip aš. Mano ATX maitinimo šaltinis, išgelbėjus reikalingas dalis, parodytas žemiau.

Naudodami šį dizainą, galite pridėti potenciometrą ir šiek tiek keisti išėjimo įtampą. tai gali būti naudinga kai kuriais atvejais, o įdomiausia grandinėje yra tai, kad ji pagaminta iš labai bendrų dalių, taigi, jei kažkas sprogsta, jas surasti ir pakeisti yra labai lengva užduotis.

SMPS grandinės veikia skirtingai, esant skirtingoms sąlygoms, jei kuriate šią grandinę, žinodami tikrąją įvesties-išvesties charakteristiką, galite padėti derinti grandinę, jei aptiksite kokių nors problemų.

Įėjimo įtampa:

Kadangi standartinio kompiuterio maitinimo įtampos įėjimo įtampa yra 220 V, mūsų gelbėtoji grandinė taip pat veikia tą įtampą. Bet nustatydamas dabartinę lentelės bandymą, aš taip pat bandysiu valdyti grandinę naudodamas 85 V įėjimo įtampą.

Išėjimo įtampa:

Grandinės išėjimo įtampa yra 5 V, esant 1A srovei, o tai reiškia, kad ši grandinė gali valdyti 5W galią. Ši grandinė veikia esant pastovios įtampos režimui, todėl išėjimo įtampa turėtų išlikti beveik tokia pati, nepaisant apkrovos srovės.

Išvesties bangavimas:

Šios grandinės transformatorių gamina profesionalus gamintojas, todėl galime tikėtis mažo pulsacijos. Nuo jo pastatymo punktyrinėje lentoje galime tikėtis šiek tiek daugiau bangų nei įprastai.

Apsaugos funkcijos:

Apskritai yra daugybė SMPS dizaino apsaugos grandinių, tačiau mūsų grandinė yra pagaminta iš seno kompiuterio PSU, todėl galime pridėti arba atimti apsaugos funkcijas, kaip reikalaujama pagal mūsų galutinę programą. Taip pat galite patikrinti šias anksčiau sukurtas apsaugos grandines.

• Apsaugos nuo įtampos grandinė
• Apsaugos nuo poliškumo grandinė
• Trumpojo jungimo apsaugos grandinė
• Įsiurbimo srovės apsauga

Aš naudosiu šią grandinę savo IoT projektams valdyti. Taigi aš nusprendžiau pasirinkti minimalią apsaugos funkciją, kuri yra lydusis rezistorius įėjime ir viršįtampio apsaugos grandinė išėjimo skyriuje.

Taigi, apibendrinant, mūsų maitinimo šaltinio kintamosios srovės įtampa būtų 220 V kintama, išėjimo įtampa bus 5 V DC su 1A didžiausios išėjimo srovės. Mes stengsimės, kad išėjimo bangų įtampa būtų kuo mažesnė, ir mes turime įvestį lydomą rezistorių su išėjimo viršįtampio apsaugos grandine.

5V 1A SMPS grandinei reikalingi komponentai

Sl. Nr	Dalys	Tipas	Kiekis	Schemos dalis
1	4.7R	Rezistorius	1	R1
2	39R	Rezistorius	1	R10
3	56R, 1W	Rezistorius	1	R9
4	100R	Rezistorius	2	R7, R6
5	220R	Rezistorius	1	R5
6	100 tūkst	Rezistorius	1	R2
7	560K, 1W	Rezistorius	2	R3, R4
8	1N4007	Diodas	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diodas	1	D6
10	1N5819	Diodas	1	D1
11	1N4148	Diodas	1	D7
12	103,50V	Kondensatorius		C4
13	102, 1KV	Kondensatorius	2	C3
14	10uF, 400V	Kondensatorius	1	C1
15	100uF, 16V	Kondensatorius	1	C6
16	470uF	Kondensatorius	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Kondensatorius	1	C5
18	3,3 uH, 2,66A	Induktorius	1	L2
19	2SC945	Tranzistorius	1	T1
20	C5353	Tranzistorius	1	Q1
21	PC817	Optronas	1	Gerai1
22	TL431CLP	Įtampos atskaita	1	VR1
23	10 tūkst	Apdailos puodas	1	R11
24	Sraigtinis terminalas	5mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diodas	1	D9
26	Transformatorius	Iš kompiuterio PSU	1	TR1

5V 1A SMPS grandinės schema

Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytos 5 V 1A SMPS maitinimo šaltinio schemos, kurią sukursime šioje pamokoje.

Aš sukūriau grandinę ant duonos lentos, ir ji atrodė taip, kai baigta.

Supraskime grandinę suskaidydami ją į daug funkcinių blokų ir supraskime kiekvieną bloką.

Lydomasis rezistorius:

Pirma, mes turime R1, kuris naudojamas dviem tikslais. Pirma, jis veikia kaip lydusis rezistorius. Antra, jis veikia kaip srovę ribojantis rezistorius.

Tilto lygintuvas ir filtras:

Toliau mes turime 1N4007 diodus D2, D3, D4, D5, iš kurių keturi sudaro tilto lygintuvą, kartu su 10uF filtro kondensatoriumi kintamajai srovei paversti DC.

Atkreipkite dėmesį, kad pašalinau PI filtrą, nes nenaudosiu šio maitinimo šaltinio, išskyrus akumuliatoriaus įkrovimą. Jei ketinate naudoti kitu būdu, EMI filtras yra būtinas, visada galite jį ištraukti iš to paties maitinimo šaltinis. Jei nesate tikri, kas yra PI filtras ar kaip jis veikia, galite peržiūrėti susietą straipsnį. Taip pat galite patikrinti kitus dizainus, kad sumažintumėte EMI SMPS grandinėje, apie kuriuos jau aptarėme anksčiau.

Pradiniai rezistoriai:

R3 ir R4 sudaro paleidimo rezistorius, kai naudojama galia, paleidimo rezistoriai yra atsakingi už pirminio perjungimo tranzistoriaus pagrindo maitinimą, aš daugiau apie rezistorių aptarsiu vėliau straipsnyje .

Kolektoriaus įtampos ribotuvas:

Norėdami apriboti pirminio perjungimo tranzistoriaus Q1 kolektoriaus įtampą, C3, R2 ir D6 suformuoja spaustuko grandinę, ir tai yra labai geras pavyzdys, kaip naudoti „ snubber“ tinklą, siekiant sumažinti maksimalią įtampą išjungiant ir sušvelninti skambėjimą. Daugeliu atvejų norint nustatyti tinkamas snukio komponentų vertes (Rs ir Cs), gali būti naudojama labai paprasta projektavimo technika. Tais atvejais, kai reikia optimalesnio dizaino, naudojama šiek tiek sudėtingesnė procedūra.

Pirminis ir pagalbinis perjungimo tranzistorius:

Tranzistorius Q1, C5353 yra pagrindinis perjungimo tranzistorius, o T1 - pagalbinis perjungimo tranzistorius grandinėje. C4 ir R5 sudaro pirminį osciliatorių, kuris generuoja pagrindinį perjungimo signalą.

Grįžtamasis ryšys ir valdymo grandinė:

PC817 Optiniai sujungėjai OK1 kartu su įtampos nuoroda VR1 ir diodo 4148 formuoja Komentarai ir valdymo grandinių kitus rezistorius pristato ši dalis veikia tik kaip įtampos daliklis, apriboti srovės rezistorius, ir filtro kondensatorius. Išskyrus tai, aš pridėjau potenciometrą R11, kad įtampa būtų apkarpyta pagal reikalavimus.

Transformatorius, išvesties lygintuvas ir filtras:

Transformatorius T1 pagamintas iš feromagnetinės medžiagos, kuri ne tik paverčia aukštos įtampos kintamąja srove žemos įtampos kintamąja srove, bet ir užtikrina galvaninę izoliaciją. Transformatoriuje yra 4 apvijos. T1 kaiščiai 1, 2 ir 3 yra antrinė apvija, kaiščiai Nr . 4, 5 yra pagalbinė apvija, kaiščiai Nr. 6 ir 7 yra pirminė apvija.

Diodai D1 ir D9 yra grandinės lygintuvai. Kondensatorius C8 yra atsakingas už 12 V filtravimą, o kondensatoriai C6 ir C7 kartu su L2 sudaro išėjimo sekcijos PI filtrą.

Apsaugos nuo įtampos grandinė:

Galima pridėti papildomą apsaugos nuo viršįtampio grandinę, kad apsaugotumėte savo prietaisą nuo sugadinimo. Tai labai paprasta grandinė, kurią sudaro saugiklis ir „Zener“ diodas, kaip matote aukščiau. Jei atsiranda viršįtampio būklė, „Zener“ diodas susprogdins, taigi susprogdindamas juo „ Fast Blow“ saugiklį.

5V-1A SMPS grandinės veikimas

Dabar, kai tai bus išvalyta, suprasime, kaip veikia grandinė. Kai grandinė yra maitinama, tinklo kintamoji srovė ištaisoma ir filtruojama ištaisymo diodais ir kondensatoriumi. Po to du paleidimo rezistoriai R3, R4 riboja srovę iki tranzistoriaus pagrindo, todėl pagrindinis tranzistorius šiek tiek įsijungia, dabar šiek tiek srovės teka per pirminę transformatoriaus apviją, kuri yra tranzistoriaus 6 ir 7 kaiščiai.

Šis nedidelis srovės kiekis įjungia pagalbinę apviją, ši pagalbinė apvija pradeda krauti 103pF kondensatorių C4 per 220 omų rezistorių R5. Vėl įtampa pagalbinėje pusėje yra prijungta prie optrono kolektoriaus su 1N4148 ištaisomuoju diodu, ši įtampa išeina iš optinio jungiklio spinduolio ir padalijama su įtampos dalikliu. Dabar C5 pradeda krauti 222PF kondensatorius. Kai šis kondensatorius įkraunamas iki tam tikro lygio, įsijungia pagalbinis tranzistorius T1, išjungiamas pagrindinis tranzistorius, o kondensatorius C5 išsikrauna

Ciklas vėl kartojasi, todėl generuojamas perjungimo signalas. Prasidėjus perjungimo procesui, įtampa indukuojama transformatoriaus antrinėje vietoje iš antrinės. VR1 pagalba atliekama grįžtamojo ryšio grandinė, Tl431 įtampos atskaita, reguliuodami atskaitos įtampą, mes galime nustatyti įjungimo ir išjungimo laiką pagalbinio tranzistoriaus, taigi galime valdyti išėjimo įtampą.

SMPS grandinės kūrimas

Šiam demonstravimui schema sukonstruota punktyrinėje lentoje, naudojant schemą; atkreipkite dėmesį, kad demonstravimui bandau grandinę savo stende, todėl neįtraukiau daug apsaugos funkcijų, tokių kaip apsauga nuo viršįtampio ir apsauga nuo trumpojo jungimo. Jei naudojate tai kažkam kitam, rekomenduojama toms apsaugos ir filtrų grandinėms įjungti.

Pirmiau aprašyta bandymo sąranka buvo naudojama grandinei išbandyti, maitinimo šaltinio išėjimo įtampa buvo reguliuojama iki 5,1 V naudojant potenciometrą ir tai yra 1A maitinimo šaltinis, kad jis galėtų ištraukti 1A srovę piko sąlygomis.

Kaip matote aukščiau pateiktame paveikslėlyje, bandymams su apkrova aš naudojau kai kuriuos rezistorius kaip apkrovą, kuri sunaudojo apie 1,157A iš mūsų SMPS grandinės esant 5 V įtampai. Visą testavimo vaizdo įrašą galite rasti šio straipsnio apačioje.

5V-1A SMPS grandinės dizaino patobulinimai

Šioje grandinėje galima patobulinti nemažai dalykų, pavyzdžiui, prie įėjimo galima pridėti EMI filtrą, siekiant pagerinti šios grandinės EMI atsaką. Tada, norint pagerinti bendrą grandinės veikimą, galima pridėti išėjimo viršįtampio ir trumpojo jungimo apsaugą. Taip pat galima pridėti įvesties viršįtampį ir apsaugą nuo viršįtampių, kad apsaugotumėte jį nuo įėjimo viršįtampio. Ir pagaliau, jei grandinė sukonstruota PCB plokštėje, EMI atsaką galima smarkiai pagerinti.

Tikiuosi, kad supratote pamoką ir išmokote sukurti savo SMPS grandines. Jei turite klausimų, palikite juos komentarų skiltyje žemiau arba naudokite mūsų forumus, jei norite gauti daugiau klausimų.