Pada postingan kali ini kami membahas secara lengkap rangkaian SMP 2 12V 2 amp sederhana dengan menggunakan IC UC2842. Kami mempelajari desain flyback 2 amp dengan mengevaluasi berbagai formula, yang memberikan detail pemilihan yang tepat untuk belitan transformator dan spesifikasi suku cadang.

Desain # 1: Pendahuluan

Desain pertama didasarkan pada IC VIPer53-E serbaguna.

VIPer53-E dibuat dengan pengontrol PWM mode arus yang ditingkatkan yang memiliki MOSFET Daya MDMesh ™ tegangan tinggi dalam paket yang sama. VIPer53-E dapat ditemukan dalam beberapa paket berbeda, DIP8 dan PowerSO-10. Papan benchmark tidak diragukan lagi merupakan catu daya jangkauan luas offline yang mencakup VIPer53-E yang dirancang untuk regulasi sekunder dengan mengoperasikan pengontrol PWM melalui opto- alat prerangkai. Frekuensi switching adalah 100 kHz dan daya keluaran keseluruhan adalah 24 W.

Di bawah ini diberikan beberapa fitur utama IC:

• Catu daya tujuan umum berbasis SMPS
• Kontrol mode saat ini bersama dengan fasilitas pembatas variabel
• Efisiensi sekitar 75%
• Output dijaga dengan perlindungan arus pendek dan beban berlebih
• Suhu berlebih juga dikontrol melalui perlindungan pematian termal internal
• Sesuai dengan spesifikasi EN55022 Class B EMI dan standar Blue Angel.

Diagram rangkaian dari rangkaian 12V 2 amp yang diusulkan menggunakan VIPer53-E dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Rangkaian SMPS VIPer53-E 12V 2 amp 24 watt

UNDUH LENGKAP PCB DAN DAFTAR BAGIAN

Kondisi Pengoperasian Utama dapat dipelajari melalui gambar berikut:

Rincian Transformer:

Rincian belitan transformator inti ferit untuk rangkaian SMPS di atas dapat dianalisis sesuai data yang diberikan pada gambar berikut:

Info lebih lanjut tentang VIPer53-E dapat dipelajari di artikel ini

Desain # 2: Pendahuluan

Desain selanjutnya didasarkan pada IC UC2842 dari Texas Instruments , yang juga dapat digunakan untuk membangun sirkuit SMPS bermutu tinggi, solid, sangat andal dengan nilai 12V, dan dengan keluaran arus @ 2 amp hingga 4 amp.

Diagram rangkaian lengkap dari desain ini dapat dilihat pada gambar berikut:

Mari kita coba pahami fungsi dan kekritisan dari beberapa komponen utama yang digunakan pada rangkaian SMPS 12V 2 amp ini:

Kapasitor Curah Input Cin dan tegangan curah minimum:

Kapasitor massal Cin yang ditampilkan dapat digabungkan menggunakan satu atau beberapa kapasitor secara paralel, mungkin dengan menggunakan induktor di atasnya untuk menghilangkan kebisingan yang dihasilkan karena konduksi mode diferensial. Nilai kapasitor ini menentukan tingkat tegangan curah minimum.

Jika nilai Cin yang lebih rendah digunakan untuk mengurangi tegangan curah minimum, dapat mengakibatkan peningkatan arus puncak primer yang berlebihan pada mosfet switching dan juga transformator.

“Penguat instrumentasi 3 op amp ”

Sebaliknya, menjaga nilai yang lebih besar dapat menghasilkan arus puncak yang lebih tinggi pada MOSFET dan trafo, yang juga tidak dapat diterima, oleh karena itu nilai yang wajar seperti yang ditunjukkan dalam diagram harus dipilih.
Itu dapat dilakukan dengan menggunakan rumus berikut:

Di sini Vin (min) menunjukkan nilai RMS dari tegangan input AC minimum yaitu sekitar 85 V RMS.

fLINE (min) menunjukkan frekuensi nilai RMS di atas yang dapat diasumsikan sebagai 47Hz.

Dengan mengacu pada persamaan di atas, untuk mencapai nilai tegangan curah minimum 75V, pada efisiensi 85%, nilai Cin perlu sekitar 126uF, dalam prototipe kami 180uF ditemukan baik-baik saja.

Menghitung rasio putar Tansformer:

Untuk memulai dengan perhitungan belokan transformator, frekuensi switching yang paling menguntungkan perlu ditemukan.

Meskipun IC UC2842 ditentukan untuk menghasilkan frekuensi maksimum 500kHz, dengan mempertimbangkan semua parameter terkait yang layak dan efisien, diputuskan untuk memilih dan mengatur perangkat di sekitar 110kHz.

Ini memungkinkan desain untuk cukup seimbang dalam hal ukuran trafo, dimensi filter EMI dan tetap menjaga operasi dalam kerugian yang dapat ditoleransi.

Istilah Nps mengacu pada primer transformator dan ini dapat ditentukan tergantung pada peringkat mosfet driver yang digunakan bersama dengan peringkat spesifikasi dioda penyearah sekunder.

Untuk nilai mosfet yang optimal, pertama-tama kita perlu menghitung tegangan curah puncak dengan mengacu pada nilai tegangan RMS maksimum yaitu 265V input AC dalam kasus kami. Oleh karena itu kami memiliki:

Demi kesederhanaan dan keefektifan biaya, mosfet dengan nilai 650V IRFB9N65A dipilih untuk prototipe sirkuit smps 12V 2 amp ini.

Jika kita menganggap tegangan tegangan maksimum pada mosfet drain menjadi sekitar 80% dari spesifikasinya, dan mengambil 30% sebagai lonjakan tegangan yang diijinkan dari suplai input curah maksimum, tegangan output yang dipantulkan dapat diharapkan lebih rendah dari 130V sebagai diekspresikan dalam persamaan berikut:

Oleh karena itu untuk keluaran 12V, rasio putaran transformator primer / sekunder maksimum atau NPS dapat dihitung seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:

Dalam desain kami rasio putaran Nps = 10 telah dimasukkan.

Belitan ini harus dihitung sedemikian rupa sehingga mampu menghasilkan tegangan yang mungkin sedikit lebih tinggi dari spesifikasi minimum Vcc IC, sehingga IC mampu beroperasi dalam kondisi optimal dan stabilitas di seluruh rangkaian tetap terjaga.

Belitan bantu Npa dapat dihitung seperti yang ditunjukkan pada rumus berikut:

Belitan bantu pada transformator digunakan untuk pembiasan dan menyediakan suplai operasi ke IC.

“rangkaian sakelar hidup-mati jarak jauh ”

Sekarang untuk dioda keluaran, tegangan tegangannya mungkin setara dengan tegangan keluaran dan catu masukan yang dipantulkan, seperti yang diberikan di bawah ini:

Untuk melawan lonjakan tegangan karena fenomena 'dering', dioda Schottky yang diberi nilai dengan tegangan pemblokiran 60V atau lebih tinggi dirasa perlu dan digunakan dalam desain ini.

Juga untuk menghindari faktor lonjakan arus tegangan tinggi, ini konverter flyback dirancang untuk bekerja dengan mode konduksi kontinu (CCM).

Menghitung Siklus Tugas Maksimum:

Seperti yang dibahas pada paragraf di atas, setelah kita menghitung NPS trafo, siklus Dmax maksimum yang diperlukan dapat dihitung melalui fungsi transfer yang dialokasikan untuk konverter berbasis CCM, detailnya dapat disaksikan di bawah ini:

Induktansi Transformator dan Arus Puncak

Dalam rangkaian 12V 2 amp smps yang kami diskusikan, induktansi magnetisasi transformator Lp ditentukan sesuai dengan parameter CCM. Dalam contoh ini induktansi dipilih sedemikian rupa sehingga konverter mampu masuk ke zona kerja CCM dengan beban sekitar 10% dan menggunakan tegangan curah minimum untuk menjaga riak keluaran ke terendah.