- Pertimbangan Reka Bentuk untuk Bekalan Kuasa 5V 1A
- Komponen Diperlukan untuk Litar SMPS 5V 1A
- Rajah Litar SMPS 5V 1A
- Litar SMPS 5V-1A Berfungsi
- Membina Litar SMPS
- Penambahbaikan Reka Bentuk Litar SMPS 5V-1A
A S sihir M syair pujian P ower S upply (SMP) adalah bahagian penting mana-mana reka bentuk elektronik. Ia digunakan untuk menukar AC voltan tinggi utama ke DC voltan rendah, dan ia melakukannya dengan menukar AC utama ke DC voltan tinggi, kemudian menukar DC voltan tinggi untuk menghasilkan voltan yang diinginkan. Kami telah membuat beberapa litar SMPS lebih awal, seperti litar SMPS 5V 2A dan litar SMPS 12V 1A TNY268 ini. Kami juga membina pengubah SMPS kami sendiri yang boleh digunakan dalam reka bentuk SMPS kami bersama dengan IC pemacu.
Anda mungkin tidak menyedarinya tetapi kebanyakan produk isi rumah seperti pengecas mudah alih, pengecas komputer riba, Penghala Wi-Fi, memerlukan bekalan kuasa mod beralih untuk beroperasi, dan kebanyakannya adalah yang 5V. Oleh itu, dalam artikel ini, kami akan menunjukkan kepada anda bagaimana anda dapat membina litar SMPS 5V, 1A dengan menyelamatkan bahagian dari bekalan elektrik PC ATX yang lama.
Amaran: Bekerja dengan AC memerlukan kemahiran dan pengawasan terlebih dahulu. Jangan buka SMPS lama atau cuba membina yang baru tanpa pengalaman. Berhati-hati di sekitar kapasitor dan wayar langsung yang dicas. Anda telah diberi peringatan, terus berhati-hati, dan dapatkan bimbingan pakar di mana sahaja diperlukan.
Pertimbangan Reka Bentuk untuk Bekalan Kuasa 5V 1A
Sebelum kita melangkah lebih jauh, mari kita jelaskan beberapa pertimbangan reka bentuk dan ciri perlindungan asas.
Mengapa anda mesti membina litar SMPS dari bekalan kuasa komputer?
Bagi saya itu murah, sekali lagi murah adalah perkataan yang sangat mahal, secara harfiah percuma. Anda mungkin bertanya bagaimana begitu? Cuma bercakap dengan kedai servis PC tempatan anda, mereka akan memberikannya secara percuma sekurang-kurangnya begitulah keadaan saya. Juga, tanyakan kepada rakan anda jika mereka ada yang patah.
Membina / mendapatkan pengubah untuk litar adalah bahagian terpenting dari mana-mana reka bentuk SMPS, tetapi kaedah ini menghindari langkah ini dengan menyelamatkan pengubah, juga dilengkapi dengan pengalaman belajar yang sangat baik jika anda seorang pecandu elektronik seperti saya. Bekalan kuasa ATX saya setelah menyelamatkan bahagian yang diperlukan ditunjukkan di bawah.
Dengan reka bentuk ini, anda dapat menambahkan potensiometer dan sedikit mengubah voltan keluaran. yang mungkin berguna dalam beberapa kes dan perkara yang paling menarik mengenai litar adalah ia dibuat dengan bahagian yang sangat generik, jadi jika sesuatu meletup mencari dan menggantinya adalah tugas yang sangat mudah.
Litar SMPS berfungsi secara berbeza dalam keadaan yang berbeza, jika anda membuat litar ini dengan mengetahui ciri input-output yang sebenarnya dapat membantu anda menyahpepijat litar jika anda menemui masalah dengannya.
Voltan Input:
Oleh kerana voltan input PSU PC standard adalah 220V, litar selamat kami juga beroperasi pada voltan tersebut. Tetapi dengan penyediaan jadual semasa saya, saya akan cuba mengendalikan litar dengan voltan input 85V juga.
Voltan output:
Voltan keluaran litar adalah 5V dengan penarafan arus 1A, yang bermaksud litar ini dapat mengendalikan kuasa 5W. Litar ini beroperasi dalam mod voltan malar, jadi voltan keluaran tetap sama tanpa mengira arus beban.
Gelombang Output:
Transformer dalam litar ini dibuat oleh pengeluar profesional sehingga kita dapat mengharapkan riak rendah. Sejak pembinaannya di papan putus-putus, kita dapat mengharapkan sedikit riak daripada biasa.
Ciri-ciri Perlindungan:
Secara umum, terdapat banyak reka bentuk SMPS litar perlindungan tetapi litar kami dibuat dari PSU PC lama, jadi kami dapat menambahkan atau mengurangi fitur perlindungan sesuai dengan keperluan aplikasi akhir kami. Anda juga boleh melihat rangkaian perlindungan berikut yang kami bina lebih awal.
- Litar Perlindungan Voltan Lebih
- Litar Perlindungan Polariti Terbalik
- Litar Perlindungan Litar Pendek
- Inrush Perlindungan Semasa
Saya akan menggunakan litar ini untuk menggerakkan projek IoT saya. Oleh itu, saya memutuskan untuk menggunakan ciri perlindungan minimum yang merupakan perintang yang boleh lebur pada input, dan litar perlindungan voltan yang berlebihan pada bahagian keluaran.
Jadi, untuk meringkaskan, voltan utama AC untuk bekalan kuasa kita adalah 220V AC, voltan output akan 5V DC dengan arus keluaran maksimum 1A. Kami akan berusaha menjadikan voltan riak output serendah yang mungkin dan kami mempunyai perintang fusible input dengan litar perlindungan voltan keluaran.
Komponen Diperlukan untuk Litar SMPS 5V 1A
Sl.No |
Bahagian |
Jenis |
Kuantiti |
Bahagian Dalam Skematik |
1 |
4.7R |
Perintang |
1 |
R1 |
2 |
39R |
Perintang |
1 |
R10 |
3 |
56R, 1W |
Perintang |
1 |
R9 |
4 |
100R |
Perintang |
2 |
R7, R6 |
5 |
220R |
Perintang |
1 |
R5 |
6 |
100K |
Perintang |
1 |
R2 |
7 |
560K, 1W |
Perintang |
2 |
R3, R4 |
8 |
1N4007 |
Diod |
4 |
D2, D3, D4, D5 |
9 |
UF4007 |
Diod |
1 |
D6 |
10 |
1N5819 |
Diod |
1 |
D1 |
11 |
1N4148 |
Diod |
1 |
D7 |
12 |
103,50V |
Kapasitor |
C4 |
|
13 |
102, 1KV |
Kapasitor |
2 |
C3 |
14 |
10uF, 400V |
Kapasitor |
1 |
C1 |
15 |
100uF, 16V |
Kapasitor |
1 |
C6 |
16 |
470uF |
Kapasitor |
2 |
C7, C8 |
17 |
222pF, 50V |
Kapasitor |
1 |
C5 |
18 |
3.3uH, 2.66A |
Induktor |
1 |
L2 |
19 |
2SC945 |
Transistor |
1 |
T1 |
20 |
C5353 |
Transistor |
1 |
S1 |
21 |
PC817 |
Optocoupler |
1 |
OK1 |
22 |
TL431CLP |
Rujukan Voltan |
1 |
VR1 |
23 |
10K |
Trim Pot |
1 |
R11 |
24 |
Terminal Skru |
5mm |
2 |
S1, S2 |
25 |
1N5908 |
Diod |
1 |
D9 |
26 |
Pengubah |
Dari PSU PC |
1 |
TR1 |
Rajah Litar SMPS 5V 1A
Gambar di bawah menunjukkan skema bekalan kuasa SMPS 5V 1A yang akan kami bina dalam tutorial ini.
Saya membina litar di papan roti dan kelihatan seperti ini apabila selesai.
Mari fahami litar dengan memecahkannya kepada banyak blok berfungsi dan mari kita fahami setiap blok.
Perintang Fusible:
Pertama, kita mempunyai R1 yang melayani dua tujuan. Pertama, ia berfungsi sebagai perintang pelebur. Kedua, ia bertindak sebagai perintang pengehad arus.
The Bridge Rectifier & Penapis:
Seterusnya, kita mempunyai 1N4007 dioda, D2, D3, D4, D5, empat di antaranya membentuk penyearah jambatan, bersama dengan kapasitor penapis 10uF untuk menukar AC ke DC.
Harap maklum bahawa saya telah membuang penapis PI kerana saya tidak akan menggunakan bekalan kuasa ini selain daripada mengecas bateri, jika anda berhasrat untuk menggunakan cara ini, penapis EMI adalah mustahak, anda selalu boleh mengeluarkannya dari yang sama bekalan kuasa. Sekiranya anda tidak pasti apa itu penapis PI atau cara kerjanya, anda boleh melihat artikel yang dipautkan. Anda juga boleh melihat reka bentuk lain untuk mengurangkan EMI dalam litar SMPS yang telah kita bincangkan sebelumnya.
Perintang Permulaan:
R3 dan R4 membentuk perintang permulaan, apabila daya digunakan, perintang pemula bertanggungjawab untuk menghidupkan asas transistor pensuisan utama, saya akan membincangkan lebih lanjut mengenai perintang kemudian dalam artikel .
Pengapit Voltan Pengumpul:
Untuk mengehadkan voltan pemungut transistor pensuisan utama Q1 C3, R2, dan D6 membentuk litar pengapit, dan ini adalah contoh yang sangat baik menggunakan rangkaian snubber untuk mengurangkan voltan puncak semasa mematikan dan meredam deringan. Dalam kebanyakan kes, teknik reka bentuk yang sangat mudah dapat digunakan untuk menentukan nilai yang sesuai untuk komponen snubber (Rs dan Cs). Dalam kes di mana reka bentuk yang lebih optimum diperlukan, prosedur yang agak lebih kompleks digunakan.
Transistor Peralihan Utama & Pembantu:
Transistor Q1, C5353 adalah transistor pensuisan utama dan T1 adalah transistor pensuisan tambahan dalam litar. C4 dan R5 membentuk pengayun utama yang menghasilkan isyarat beralih utama.
Litar Maklum Balas dan Kawalan:
The PC817 optocoupler OK1 bersama-sama dengan rujukan voltan VR1 dan diod 4148 borang yang Maklum balas & Litar Kawalan hadiah perintang lain di bahagian ini hanya bertindak sebagai pembahagi voltan, perintang semasa mengehadkan, dan kapasitor penapis. Selain itu, saya telah menambahkan potensiometer R11 untuk mengurangkan voltan mengikut keperluan.
Transformer, Output Rectifier, dan Filter:
Transformer T1 terbuat dari bahan feromagnetik, yang tidak hanya menukar AC voltan tinggi menjadi AC voltan rendah tetapi juga memberikan pengasingan galvanik. Terdapat 4 belitan pada pengubah T1 Pin 1, 2, dan 3 adalah belitan sekunder, Pin no 4, 5 adalah belitan tambahan, pin no 6 dan 7 adalah belitan utama.
Diod D1 dan D9 adalah diod penerus untuk litar. Kapasitor C8 bertanggungjawab untuk menyaring 12V, dan kapasitor C6 & C7 bersama dengan L2 membentuk penapis PI untuk bahagian output.
Litar Perlindungan Voltan Lebih:
Litar perlindungan voltan tambahan boleh ditambahkan untuk melindungi peranti aplikasi anda daripada mengalami kerosakan, ini adalah litar yang sangat sederhana yang terdiri daripada fius dan diod Zener seperti yang anda lihat di atas Sekiranya keadaan voltan berlebihan berlaku, dioda Zener akan meletup, sehingga meletupkan Fast Blow Fuse dengannya.
Litar SMPS 5V-1A Berfungsi
Sekarang, ini telah dibersihkan, mari kita fahami bagaimana rangkaian berfungsi, Apabila kuasa diterapkan ke litar, arus utama AC diperbaiki dan disaring oleh diod pembetulan dan kapasitor. Selepas itu, dua perintang permulaan R3, R4 menghadkan arus ke pangkal transistor, sebab itulah transistor primer sedikit naik, sekarang sedikit arus mengalir melalui belitan utama transformer yang pin 6 dan 7 transistor.
Sebilangan kecil arus ini memberi tenaga pada penggulungan tambahan, penggulungan tambahan ini mula mengecas kapasitor 103pF C4 melalui perintang 220 Ohms R5. Sekali lagi voltan di bahagian tambahan disambungkan ke pemungut optocoupler dengan diod pembetulan 1N4148, voltan ini keluar dari pemancar optocoupler dan terbahagi dengan pembahagi voltan. Sekarang kapasitor C5 222PF mula dicas Apabila kapasitor ini diisi ke tahap tertentu, transistor tambahan T1 menyala dan transistor utama dimatikan, dan kapasitor C5 habis
Dan kitaran mula berulang sekali lagi, dengan itu isyarat beralih dihasilkan. Setelah proses pensuisan dimulakan, voltan akan didorong pada sekunder transformer dari sekunder litar maklum balas dibuat dengan bantuan VR1 rujukan voltan Tl431, dengan menyesuaikan voltan rujukan, kita dapat mengatur waktu menghidupkan dan mematikan transistor tambahan, dengan itu kita dapat mengawal voltan keluaran.
Membina Litar SMPS
Untuk demonstrasi ini, litar dibina di papan putus-putus dengan bantuan skema; harap maklum bahawa saya menguji litar di bangku simpanan saya untuk demonstrasi, jadi saya tidak memasukkan banyak ciri perlindungan seperti perlindungan voltan berlebihan dan perlindungan litar pintas. Sekiranya anda menggunakan ini untuk menghidupkan sesuatu yang lain, sebaiknya litar perlindungan dan penapis tersebut dihidupkan.
Persediaan ujian di atas digunakan untuk menguji litar, voltan keluaran bekalan kuasa diselaraskan menjadi 5.1V menggunakan potensiometer dan ia adalah bekalan kuasa 1A sehingga dapat menarik arus 1A pada keadaan puncak.
Seperti yang anda lihat dalam gambar di atas, untuk menguji dengan beban, saya menggunakan beberapa perintang sebagai beban yang menghabiskan sekitar 1.157A dari litar SMPS kami pada 5V. Video pengujian lengkap boleh didapati di bahagian bawah artikel ini.
Penambahbaikan Reka Bentuk Litar SMPS 5V-1A
Terdapat beberapa perkara yang boleh diperbaiki dalam litar ini seperti penapis EMI yang dapat ditambahkan pada input untuk meningkatkan tindak balas EMI litar ini. Kemudian perlindungan arus keluar dan litar pintas dapat ditambahkan untuk meningkatkan prestasi keseluruhan litar. Juga, tegangan Input dan perlindungan lonjakan dapat ditambahkan untuk melindunginya dari lonjakan input. Dan akhirnya, jika litar dibina dalam papan PCB, tindak balas EMI dapat ditingkatkan secara drastik.
Harap anda memahami tutorial dan mengetahui cara membina litar SMPS anda. Sekiranya anda mempunyai sebarang pertanyaan, tinggalkan di bahagian komen di bawah atau gunakan forum kami untuk lebih banyak soalan.