Основна работа
Така че това нещо работи, като съхранява и изхвърля енергия. Различен от други конвертори, които просто преминават мощност през трансформатор, този първо съхранява енергия в сърцевината, когато превключвателят е включен и когато се изключи, тогава той хвърля цялата, която съхранява енергия към изхода.
Какво се случва стъпка по стъпка?
Грешният AC влиза, се коригира и филтрира:
Получихме Mains AC, нали? Той преминава през мостов изправител, след това се превръща в DC и след това голям кондензатор го изглажда.
DC напрежението след коригиране:
Vdc = √ (2) * vac - vdiode
Така че, ако имаме 230V AC, това нещо ни дава приблизително 325V DC.
Превключване и съхранение на енергия:
UC2842 задвижва MOSFET превключвател (да речем IRF840 за 230V мрежи) при някаква висока честота, като 50-100 kHz.
Когато MOSFET е включен, токът тече в първичната намотка на трансформатора и впоследствие енергията се съхранява в магнитното ядро.
Освобождаване на енергия и регулиране на изхода:
Mosfet се изключва и сега всичко, което съхранява енергията, скача към вторичната страна.
Има бърз диод (UF4007, MUR460 и т.н.), който го коригира и кондензатор го изглажда.
Сега получихме стабилен изход на постоянен ток, готов за употреба.
Контрол на обратна връзка и регулиране на напрежението:
Ние усещаме изходното напрежение с помощта на оптокоуплер и регулатор на TL431.
UC2842 настройва своя работен цикъл, за да поддържа стабилното напрежение на изхода.
От какви части се нуждаем?
Основни неща във веригата:
- UC2842 PWM IC - Изпълнява цялото шоу, превключвайки MOSFET.
- MOSFET - (като IRF840) Включва и изключва трансформатора.
- Flyback Transformer-по поръчка, сваляне на напрежението.
- Бърз диод - (UF4007, MUR460 и др.) Блокира обратното напрежение.
- Изходният кондензатор - съхранява заряд, филтри за изход.
- Snubber Circuit-спира високо напрежение на MOSFET.
- Optocoupler (PC817) - Изолати и изпраща обратна връзка.
- TL431 - Контролира напрежението на обратна връзка.
Подробна работа
Сега, отнасяйки се до UC2842 220V до 12V SMPS схемата на схемата, тя отнема 85V до 265V AC, преобразува го в 12V DC при 4A. Това е широко входно изолирано захранване, което означава, че входът и изходът са напълно разделени от трансформатора. Той е идеален за адаптери, зарядни устройства за батерии и SMP с ниска мощност.
Така че нека да видим какво се случва в веригата стъпка по стъпка.
AC до DC коригиране и филтриране
Първо получихме AC Mains (85V до 265V).
Това влиза в мостов изправител (D_Bridge), който преобразува AC в пулсиращ DC.
След това голям кондензатор (C_IN, 180 µF) го изглажда и ни дава постояннотоково напрежение (някъде между 120V DC до 375V DC по отношение на входното променливо напрежение).
Формула за постояннотоково напрежение след коригиране:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
За 230V AC получаваме 325V DC.
Захранване на UC2842 IC
UC2842 се нуждае от около 10V до 30V, за да работи.
Той получава мощност чрез R_start (100kΩ), който изпуска напрежението от високо напрежението DC.
След това има D_BIAS (диод) и C_VCC (120 µF), които поддържат напрежението стабилно при VCC щифт (щифт 7).
След като UC2842 започне да се превключва, тогава той се самопребива, използвайки спомагателна намотка N_A.
Екшън трансформатор на Flyback
Този трансформатор е основната част тук.
Има три намотки:
Първична намотка (N_P) - Свързано с изтичане на MOSFET.
Спомагателна намотка (N_A) - POWERS UC2842 след стартиране.
Вторична намотка (N_S) - осигурява 12V изход.
Когато MOSFET (Q_SW) се включи, токът преминава през N_P намотката и енергията се съхранява в сърцевината.
Когато MOSFET се изключи, тази съхранена енергия се натиска към вторичната намотка (n_s) и тук се коригира от D_OUT.
Коефициенти на трансформатори:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Това означава, че вторичното напрежение е около 12V и спомагателното намотка напрежение е достатъчно, за да поддържа UC2842 работи.
Обратна връзка и регулиране
Изходното напрежение (12V DC) се усеща чрез програмируема референция TL431.
Той регулира тока чрез оптокоуплер, който изпраща обратна връзка към VFB щифт на UC2842 (PIN 2).
UC2842 регулира работен цикъл на MOSFET, за да поддържа изходното напрежение стабилно.
MOSFET превключване и защита
MOSFET (Q_SW) извършва превключването с висока честота (~ 50-100kHz).
Резистор на портата (R_G 10Ω) контролира тока на задвижването на портата.
Snubber Network (D_CLAMP, C_SNUB, R_SNUB) абсорбира по -голямата част от върховете на напрежението, за да защити MOSFET.
Текущ сензор резистор (R_CS, 0.75Ω) се използва за ограничаване на пиковия ток, за да се предотврати повреда.
Формула за върхов ток граница:
I_peak = 1v / r_cs
Тук, r_cs = 0.75Ω, така че i_peak ≈ 1.33a.
Изходно коригиране и филтриране
След като енергията се премести към вторичната намотка (N_S), тогава тя преминава през D_OUT, което е бърз диод за възстановяване.
C_out (2200 µF) изглажда пулсациите, като ни дава стабилни 12V DC.
R_LED и R_TLBIAS помагат да се контролира TL431.
Формула на изходно пулсационно напрежение:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Безопасност и изолация
Optocoupler (PC817 или еквивалент) гарантира, че няма пряка връзка между страната на високо напрежение и ниско напрежение.
Веригата Snubber защитава IC срещу шипове на напрежението.
Обратната връзка с TL431 гарантира, че изходът остава стабилен и регулиран.
Как изчисляваме всичко
Изчисляване на мощността:
Изходна мощност:
Pout = vout * iout
Входна мощност (включително загуби):
Pin = pout / ефективност (ETA)
Ефективността обикновено е около 75-85%.
Основни странични неща:
DC напрежение след изправител:
VDC = √ (2) * VAC - Vdiode за 230V AC, получаваме 325V DC.
Основен ток:
Iprimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) dmax обикновено е 50-60%.
Изчисляване на намотката на трансформатора:
Съотношение на завоите:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vdiode)
Първична индуктивност:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iprimaryts
= 1 / FSW (FSW е честота на превключване).
Оразмеряване на изходния кондензатор:
Стойност на кондензатора въз основа на напрежението на пулсации:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)
