Sukurkite savo kompaktišką 5v / 3.3v smps schemą įterptiesiems ir daugelio projektų projektams

Neapdorotas būdas maitinti savo nuolatinės srovės grandines kintamosios srovės tinklu yra naudoti žemesnį transformatorių, kad sumažintumėte 230 V įtampą ir pridėtumėte porą diodų kaip tilto lygintuvą. Tačiau dėl didžiulio erdvės dydžio ir kitų trūkumų jis negali būti naudojamas visiems tikslams. Kitas populiariausias ir profesionaliausias būdas yra naudoti perjungimo režimo maitinimo grandines, kad prireikus jūsų kintamosios srovės tinklą paverstų plačia nuolatinės srovės įtampa. Beveik kiekviena buitinė elektronika nuo įprasto 12 V adapterio iki nešiojamojo kompiuterio įkroviklio turi SMPS grandinę reikalingos nuolatinės srovės tiekimui. išėjimo galia.

„Circdigdigest“ metu mes jau sukūrėme keletą populiarių SMPS grandiniųskirtingiems reitingams, būtent 12V 1A Viper 22A SMPS, 5V 2A SMPS ir 12V 1A SMPS grandinėms, kurias galima naudoti skirtingoms reikmėms. Šį kartą sukursime SMPS, kuris gali būti naudojamas bendriesiems tikslams ir turi paprastą modulio formą, skirtą naudoti su kosmosu susijusiose situacijose. Šiuo metu daiktų internetas naudoja įvairius „wifi“ procesorius, tokius kaip „NodeMCU“, „ESP32“ ir „ESP12E“ ir kt., Kurie veikia 5 V arba 3,3 V įtampa. Šie moduliai yra labai kompaktiški, todėl norint valdyti šias plokštes, tikslinga naudoti mažesnes SMPS grandines, kurios gali eiti toje pačioje plokštėje, užuot naudojusios atskirą SMPS grandinę. Taigi šiame straipsnyje mes sužinosime, kaip sukurti SMPS grandinę, galinčią išjungti 5 V arba 3,3 V (aparatinė įranga konfigūruojama naudojant trumpiklį), taip pat pateikiamas grandinės dizainas ir PCB išdėstymas, todėl galite tai tiesiog perkelti į esamą dizainą.Čia mūsų PCB plokštes gamina Kinijos pigių aukštos kokybės aukštos kokybės PCB prototipų ir PCB surinkimo paslaugų įmonė „PCBGoGo“.

SMPS reitingas yra 5 V arba 3,3 V 1,5 A, nes didžioji dalis kūrimo plokštės naudoja 5 V arba 3,3 V loginės įtampos įtampą, o 1,5 A turėtų būti pakankamai gera daugumai IoT pagrįstų programų. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad šiame SMPS įvesties skyriuje nėra jokių filtrų, kurie sumažintų dydį ir kainą. Todėl šis SMPS gali būti naudojamas tik maitinant mikrovaldiklių plokštes arba įkraunant. Įsitikinkite, kad jis bus uždengtas nuo vartotojo prieinamumo, kai jis veikia.

Įspėjimas: Darbas su SMPS grandinėmis gali būti pavojingas, nes jis apima kintamosios srovės tinklo įtampą, kuri gali būti mirtina. Nebandykite to sukurti, jei neturite patirties dirbant su kintamosios srovės tinklu. Visada atsargiai elkitės su įtampos laidais ir įkrautais kondensatoriais, prireikus naudokite apsauginius įrankius ir prižiūrėkite. Tu buvai ispetaS!!

5V / 3.3V SMPS plokštės specifikacijos

SMPS turės šias specifikacijas.

1. 85– 230 V įtampa.
2. 5V arba 3.3V pasirenkama 2A išvestis.
3. Atviro rėmo konstrukcija
4. Trumpojo jungimo ir apsauga nuo viršįtampio
5. Mažas dydis su nebrangiomis funkcijomis.

Medžiagos, reikalingos SMPS grandinei (BOM)

1. Saugiklis 1A 250VAC lėtas smūgis
2. Diodų tiltas DB107
3. 10uF / 400V
4. P6KE diodas
5. UF4007
6. 2Meg - 2 vnt - 0805 pakuotė
7. 2,2 nF 250 VAC
8. TNY284DG
9. 10uF / 16V - 0805 pakuotė
10. PC817
11. 1k - 0805 pakuotė
12. 22R - 2vnt - 0805 pakuotė
13. 100 nF - 0805 pakuotė
14. TL431
15. SR360
16. 470pF 100V - 0805 paketas
17. 1000uF 16V
18. 3.3uH - būgno šerdis
19. 2,2 nF 250 VAC

Pastaba: Visos dalys buvo parinktos taip, kad dizaineriai galėtų jas lengvai pasiekti. SMPS transformatorius turi būti pritaikytas kuriant naudojant šį duomenų lapą. Galite pastatyti vieną iš pardavėjų arba suprojektuoti ir pasukti SMPS transformatorių naudodami nuorodą.

Šis SMPS sukurtas naudojant energijos integravimo IC TNY284DG. Šis „ SMPS Diver IC“ yra tinkamiausias šiam SMPS, nes IC yra SMD pakuotėje, taip pat galia yra tinkama šiam tikslui. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta TNY284DG galios specifikacija.

Kaip matome, TNY284DG puikiai tinka mūsų pasirinkimui. Kadangi konstrukcija yra atvira rėmo, ji atitiks 8,5 W galios galią. Tai reiškia, kad jis gali lengvai suteikti 1,5 A esant 5 V įtampai.

5 V / 3,3 V SMPS grandinės schema

Šio SMPS konstrukcija yra gana paprasta ir nesudėtinga. Ši konstrukcija naudoja „Power Integration“ lustų rinkinį kaip SMPS tvarkyklės IC. Grandinės schemą galima pamatyti žemiau esančiame paveikslėlyje

Statyba ir darbas

Prieš eidami tiesiai į prototipo dalies kūrimą, panagrinėkime grandinės veikimą. Grandinėje yra šie skyriai:

1. Įvesties apsauga
2. AC-DC konversija
3. Vairuotojo grandinė arba perjungimo grandinė
4. Apsauga nuo per mažos įtampos blokavimo
5. Spaustuko grandinė
6. Magnetika ir galvaninė izoliacija
7. EMI filtravimas
8. Antrinis lygintuvas ir „snubber“ grandinė
9. Filtro skyrius
10. Atsiliepimų skiltis.

Įvesties apsauga

F1 yra lėtas saugiklis, apsaugantis SMPS nuo didelės apkrovos ir gedimo sąlygų. SMPS įvesties skyriuje nenaudojami jokie EMI filtro aspektai. Tai 1A 250VAC lėtas saugiklis, apsaugantis SMPS esant sutrikimo sąlygoms. Tačiau šį saugiklį galima pakeisti į stiklo saugiklį. Taip pat galite peržiūrėti straipsnį apie skirtingus saugiklių tipus.

AC-DC konversija

B1 yra diodinio tilto lygintuvas. Tai yra 1A 700 V diodų tiltas DB107. Tai pavers kintamosios srovės įėjimą į nuolatinę įtampą. Be to, 10uF 400V kondensatorius bus būtinas norint ištaisyti nuolatinės srovės bangas ir užtikrins sklandų nuolatinės srovės išėjimą tiek vairuotojo grandinei, tiek transformatoriui.

Vairuotojo grandinė arba perjungimo grandinė

Tai yra pagrindinis šio SMPS komponentas. Transformatoriaus pagrindinė pusė yra tinkamai valdoma perjungimo grandine TNY284DG. Perjungimo dažnis yra 120-132 kHz. Dėl šio aukšto perjungimo dažnio galima naudoti mažesnius transformatorius.

Pirmiau pateiktoje iškabų diagramoje rodomi TNY284DG kištukai. Perjungimo tvarkyklė IC1, kuri yra TNY284DG, naudoja C2 10uF 16V kondensatorių. Šis kondensatorius užtikrina sklandų nuolatinės srovės išėjimą į TNY284DG vidinę grandinę.

Apsauga nuo įtampos užblokavimo

Transformatorius veikia kaip didžiulis induktorius. Todėl kiekviename perjungimo cikle transformatorius sukelia aukštos įtampos šuolius dėl transformatoriaus nuotėkio induktoriaus. „Zener“ diodas D1, kuris yra P6KE160 diodas, užspaudžia išėjimo įtampos grandinę ir D2, kuris yra UF4007, ypač greitas diodas, užblokuoja šiuos aukštos įtampos šuolius ir sušvelnina iki saugios vertės, kuri yra naudinga norint išsaugoti TNY284DG DRAIN kaištį.

Magnetika ir galvaninė izoliacija

Transformatorius yra feromagnetinis ir jis ne tik paverčia aukštos įtampos kintamąją į žemos įtampos kintamąja srove, bet ir izoliuoja galvaniškai. Transformatorius yra transformatorius EE16. Išsami transformatoriaus specifikacija gali būti matoma transformatoriaus duomenų lape, kuris anksčiau buvo dalijamasi reikalingų medžiagų skyriuje.

EMI filtras

EMI filtravimą atlieka C3 kondensatorius. C3 kondensatorius yra aukštos įtampos 2,2 nF 250 VAC kondensatorius, kuris padidina grandinės atsparumą ir sumažina didelius EMI trukdžius.

Antrinis lygintuvas ir „Snubber“ grandinė

Transformatoriaus išvestis ištaisoma naudojant „Schottky“ diodą SR360. Tai 60V 3A diodas. Šis Schottky diodas D3 teikia nuolatinės srovės išėjimą iš transformatoriaus, kurį dar labiau ištaiso didelis 1000uF 16V kondensatorius C6.

Transformatoriaus išvestis suteikia skambėjimo bangą, kurią slopina trumpoji grandinė, kurią sukuria mažos vertės rezistorius ir kondensatorius nuosekliai, lygiagrečiai su išėjimo lygintuvu. Mažos vertės rezistorius yra 22R, o mažos vertės - 470 pF. Šie du komponentai R8 ir C5 sukuria trumpojo jungimo grandinę nuolatinės srovės išvesties skyriuje.

Filtro skyrius

Filtro skyrius sukurtas naudojant LC konfigūraciją. C yra filtro kondensatorius C6. Tai mažo ESR kondensatorius, skirtas geresniam pulsacijos atmetimui, kurio vertė 100uF 16V, o induktorius L1 yra 3.3uH būgno šerdies induktorius.

Atsiliepimų skyrius

Išėjimo įtampą U1 TL431 nustato įtampos daliklis. Todėl, kai įtampos daliklis sukuria tobulą įtampą, TL431 įjungia optinę jungtį, kuri yra PC817, žymima kaip OK1.

Kadangi yra du pasirenkami įtampos veiksmai 3,3 V ir 5 V, yra du įtampos dalikliai, sukurti naudojant tris rezistorius R3, R4 ir R5. R5 yra įprasta visiems dviem dalikliams, tačiau R3 ir R4 keičiami naudojant trumpiklį. Pajutęs liniją U1, optinis jungiklis yra valdomas, kuris dar labiau paleidžia TNY284DG ir galvaniškai izoliuoja antrinio grįžtamojo ryšio jutimo dalį su pagrindiniu šoniniu valdikliu.

Pirmo įjungimo metu, nes tai yra grįžtamojo ryšio konfigūracija, vairuotojas įjungia perjungimą ir laukia atsakymo iš optrono. Jei viskas normalu, vairuotojas tęsia perjungimą, kitaip praleiskite perjungimo ciklus, nebent viskas pasidarė normalu.

Mūsų SMPS PCB projektavimas

Baigę grandinę, galite ją išbandyti ant tobulos plokštės ir tada pradėti nuo savo PCB dizaino. Mes panaudojome erelį kurdami savo PCB. Galite pamatyti žemiau pateiktą maketo vaizdą. Taip pat galite atsisiųsti dizaino failus iš toliau pateiktos nuorodos.

• „Eagle“ schema ir PCB dizainas 5V / 3.3V SMPS

Kaip matote, lentos dydis yra 63 mm 32 mm, o tai yra pakankamai mažas dydis. Komponentai dedami saugiu atstumu, kad būtų užtikrinta saugi eksploatacija. Viršutinė ir apatinė mūsų PCB pusės parodytos žemiau esančiame paveikslėlyje. Tai dvigubo sluoksnio PCB plokštė, kurios planuojamas storis yra 35um vario. Išėjimo diodui ir tvarkyklės IC reikia ypatingo terminio įvertinimo, susijusio su šilumos išsiskyrimu. Be to, antrinėje pusėje atliekamas persiuvimas, kad būtų geriau sujungtas su žeme.

Taip pat galite pastebėti, kad plokštės užpakalinėje pusėje yra keli SMD komponentai, kad modulio dydis būtų mažas. Yra keletas dizaino aspektų, kurių turite laikytis, jei projektuojate savo SMPS PCB. Norėdami sužinoti daugiau, perskaitykite šį straipsnį apie SMPS PCB dizaino maketo vadovą.

Gamyba PCB 12v 1A SMPS grandinei

Dabar mes suprantame, kaip veikia schemos, galime tęsti savo SMPS PCB kūrimą. Kadangi tai yra SMPS grandinė, rekomenduojama skirti plokštę, nes ji gali spręsti triukšmo ir izoliacijos problemas. Minėtos grandinės PCB išdėstymą taip pat galima atsisiųsti kaip nuorodą „Gerber“.

• Atsisiųskite „Gerber“ failą, skirtą 5V / 3.3V SMPS grandinei

Dabar mūsų dizainas yra paruoštas, atėjo laikas juos pagaminti naudojant „Gerber“ failą. Norėdami atlikti PCB iš PCBGOGO yra gana lengva, tiesiog atlikite toliau nurodytus veiksmus-

1 žingsnis: Eikite į www.pcbgogo.com, užsiregistruokite, jei tai jūsų pirmas kartas. Tada skirtuke PCB Prototype įveskite savo PCB matmenis, sluoksnių skaičių ir reikalingą PCB skaičių. Darant prielaidą, kad PCB yra 80 cm × 80 cm, matmenis galite nustatyti taip, kaip parodyta žemiau.

2 žingsnis: tęskite spustelėdami mygtuką „ Pasiūlyti dabar “. Būsite nukreipti į puslapį, kuriame prireikus nustatysite keletą papildomų parametrų, pvz., Naudojamos medžiagos takų tarpai ir pan. Tačiau dažniausiai numatytosios vertės veiks gerai. Vienintelis dalykas, į kurį turime atsižvelgti, yra kaina ir laikas. Kaip matote, sukūrimo laikas yra tik 2-3 dienos, o mūsų PCB kainuoja tik 5 USD. Tada galite pasirinkti pageidaujamą pristatymo būdą pagal savo reikalavimus.

3 žingsnis: Paskutinis žingsnis yra įkelti „Gerber“ failą ir tęsti mokėjimą. Norėdami įsitikinti, kad procesas vyksta sklandžiai, prieš tęsdamas mokėjimą, PCBGOGO patikrina, ar jūsų „Gerber“ failas galioja. Tokiu būdu galite būti tikri, kad jūsų PCB yra draugiškas gamybai ir pasieks jus kaip įsipareigojusį.

PCB surinkimas

Užsakius lentą, ji po kelių dienų mane pasiekė per kurjerį gražiai paženklintoje, gerai supakuotoje dėžutėje, ir kaip visada PCB kokybė buvo nuostabi. Mano gautas PCB parodytas žemiau. Kaip matote, viršutinis ir apatinis sluoksniai pasirodė kaip tikėtasi.

Vias ir kaladėlės buvo visų tinkamo dydžio. Man prireikė maždaug 15 minučių surinkti prie PCB plokštės prie darbinės grandinės. Surinkta lenta parodyta žemiau.

Mūsų 5V / 3.3V SMPS grandinės testavimas

Komponentus ir bandymų infrastruktūrą suteikė „Iquesters Solutions“. Tačiau „Transformer“ yra rankų darbo, taip pat galite sukurti savo SMPS transformatorių. Bandymų tikslais transformatorius yra skirtas 1A. Galima naudoti tinkamą 1,5A transformatoriaus posūkių santykį pagal pateiktas transformatoriaus specifikacijas. Mūsų SMPS plokštė atrodo taip, kai bus atliekamas surinkimas.

Dabar, norėdamas išbandyti mūsų SMPS plokštę, naudosiu ją naudodamas „Variac“ ir naudosiu elektroninę nuolatinės srovės apkrovą, norėdamas sureguliuoti išėjimo srovę. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas mano senas reguliuojamos nuolatinės srovės apkrovos nustatymas, prijungtas prie mūsų SMPS plokštės. Galite jį išbandyti naudodami bet kurią pasirinktą apkrovą, tačiau naudodami reguliuojamą nuolatinę apkrovą galėsite įvertinti savo maitinimo plokštes. Taip pat galite lengvai sukurti savo „Arduino“ pagrindu veikiančią reguliuojamą elektroninę nuolatinę apkrovą, spustelėdami šią nuorodą.

Kaip matote žemiau esančiame paveikslėlyje, aš išbandžiau mūsų SMPS grandinę tiek 5V, tiek 3.3V, pakeisdamas trumpiklio kaištį. Išėjimo srovė buvo išbandyta iki 850mA, tačiau jūs taip pat galite pereiti iki 1,5A, remdamiesi savo transformatoriaus konstrukcija.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie bandymą ir statybą, maloniai žiūrėkite toliau pateiktą vaizdo įrašo nuorodą. Tikiuosi, kad jums patiko straipsnis ir sužinojote ką nors naudingo. Jei turite klausimų, palikite juos komentarų skiltyje žemiau arba naudokitės mūsų forumais.