Travail de base
Donc, cette chose fonctionne en stockant et en déversant de l'énergie. Différent des autres convertisseurs qui passent simplement de la puissance à travers un transformateur, celui-ci stocke d'abord l'énergie dans le noyau lorsque le commutateur est allumé et lorsqu'il s'éteint, il jette toute l'énergie stockée à la sortie.
Que se passe-t-il étape par étape?
MAINS AC entre en jeu, est corrigé et filtré:
Nous avons eu Mains AC, non? Il passe par un redresseur de pont, puis se transforme en DC, puis un gros condensateur le lisse.
La tension CC après rectification:
VDC = √ (2) * VAC - Vdiode
Donc, si nous avons obtenu 230 V AC, alors cette chose nous donne environ 325 V CC.
Commutation et stockage d'énergie:
UC2842 entraîne un interrupteur MOSFET (disons IRF840 pour les plats de 230 V) à une fréquence élevée, comme 50-100 kHz.
Lorsque le MOSFET est allumé, le courant circule dans l'enroulement primaire du transformateur et que l'énergie est stockée par la suite dans le noyau magnétique.
Release d'énergie et rectification de sortie:
MOSFET s'éteint et maintenant toute cet énergie stockée saute du côté secondaire.
Il y a une diode rapide (UF4007, MUR460, etc.) qui la rectifie et un condensateur le lisse.
Nous avons maintenant une sortie CC stable prête à l'emploi.
Contrôle de rétroaction et régulation de tension:
Nous détestons la tension de sortie à l'aide d'un optocoupleur et d'un régulateur TL431.
L'UC2842 ajuste son cycle de service pour maintenir la tension de sortie stable.
De quelles pièces avons-nous besoin?
Supports principaux dans le circuit:
- UC2842 PWM IC - Exécute le spectacle entier, changeant le MOSFET.
- MOSFET - (comme IRF840) allume le transformateur sur et désactiver.
- Transformateur Flyback - tension enroulée sur mesure.
- Diode rapide - (UF4007, MUR460, etc.) bloque la tension inverse.
- Condensateur de sortie - Charge des magasins, filtre la sortie.
- Circuit Snubber - Arrête des pointes à haute tension sur MOSFET.
- OptoCouller (PC817) - isole et envoie des commentaires.
- TL431 - contrôle la tension de rétroaction.
Fonctionnement détaillé
En référence maintenant au diagramme de circuit de convertisseur SMPS UC2842 220V à 12V, il prend 85 V à 265 V AC, le convertit en 12V CC à 4A. Il s'agit d'une alimentation isolée à large entrée, ce qui signifie que l'entrée et la sortie sont entièrement séparées par le transformateur. Il est parfait pour les adaptateurs, les chargeurs de batterie et les SMP de faible puissance.
Voyons donc ce qui se passe dans le circuit étape par étape.
AC à DC Rectification et filtrage
Nous avons d'abord obtenu AC Mains (85 V à 265 V).
Cela va dans un redresseur de pont (d_bridge) qui convertit AC en DC pulsé.
Ensuite, un grand condensateur (C_IN, 180µF) le lisse et nous donne une tension DC (quelque part entre 120 V CC à 375 V CC en ce qui concerne la tension AC d'entrée).
Formule de tension CC après rectification:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
Pour 230 V AC, nous obtenons 325V DC.
Alimenter le CI UC2842
L'UC2842 a besoin d'environ 10V à 30V pour fonctionner.
Il obtient de la puissance via R_Start (100kΩ) qui laisse tomber la tension de la DC haute tension.
Ensuite, il y a d_bias (diode) et c_vcc (120µf) qui maintient la tension stable à la broche VCC (broche 7).
Une fois que UC2842 commence à changer, il s'auto-puissant en utilisant l'enroulement auxiliaire n_a.
Action du transformateur Flyback
Ce transformateur est la partie principale ici.
Il a trois enroulements:
Enroulement primaire (N_P) - Connecté au drain MOSFET.
Enroulement auxiliaire (N_A) - Powers UC2842 après le démarrage.
L'enroulement secondaire (N_S) - fournit une sortie 12V.
Lorsque le MOSFET (Q_SW) s'allume, le courant passe à travers N_P l'enroulement et l'énergie sont stockés dans le noyau.
Lorsque le MOSFET s'éteint, cette énergie stockée est poussée dans l'enroulement secondaire (N_S) et ici, il est rectifié par D_out.
Ratios de transformateur:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Cela signifie que la tension secondaire est d'environ 12 V et que la tension d'enroulement auxiliaire est suffisante pour maintenir UC2842 en cours d'exécution.
Rétroaction et réglementation
La tension de sortie (12v CC) est détectée par une référence programmable TL431.
Il ajuste le courant via un optocoupleur qui envoie des commentaires à la broche VFB d'UC2842 (broche 2).
L'UC2842 ajuste le cycle de service du MOSFET pour maintenir la tension de sortie stable.
Commutation et protection MOSFET
Le MOSFET (Q_SW) fait la commutation à une fréquence élevée (~ 50-100 kHz).
Une résistance de grille (R_G 10Ω) contrôle le courant du lecteur de porte.
Snubber Network (D_CLAMP, C_SNUB, R_SNUB) absorbe la plupart des pointes de tension pour protéger le MOSFET.
Une résistance de détection de courant (R_CS, 0,75Ω) est utilisée pour limiter le courant de pointe pour éviter les dommages.
Formule pour la limite de courant de pointe:
I_peak = 1v / r_cs
Ici, r_cs = 0,75Ω, donc i_peak ≈ 1,33a.
Rectification et filtrage de sortie
Une fois que l'énergie passe à l'enroulement secondaire (N_S), il passe par D_out qui est une diode de récupération rapide.
C_OUT (2200 µF) lisse les ondulations, nous donnant un DC 12V régulier.
R_LED et R_TLBIAS Aide à contrôler le TL431.
Formule de tension d'ondulation de sortie:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Sécurité et isolement
L'optocoupleur (PC817 ou équivalent) garantit qu'il n'y a pas de connexion directe entre le côté haute tension et le côté basse tension.
Le circuit de snobber protège le CI contre les pointes de tension.
La boucle de rétroaction avec TL431 garantit que la sortie reste stable et réglementée.
Comment nous calculons tout
Calcul de puissance:
Puissance de sortie:
Moue = vout * iout
Puissance d'entrée (y compris les pertes):
PIN = moue / efficacité (ETA)
L'efficacité est d'environ 75 à 85% généralement.
Supports du côté principal:
Tension CC après redresseur:
VDC = √ (2) * VAC - Vdiode pour 230V AC, nous obtenons 325V DC.
Courant primaire:
IPrimary = (2 * PIN) / (VDC * dmax) Dmax est généralement de 50 à 60%.
Calcul de l'enroulement du transformateur:
Ratio de virages:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vdiode)
Inductance primaire:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iprimaryts
= 1 / FSW (FSW est la fréquence de commutation).
Dimensionnement du condensateur de sortie:
Valeur du condensateur basé sur la tension d'ondulation:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)
