Podstawowa praca
Więc ta rzecz działa poprzez przechowywanie i zrzucanie energii. W różnym od innych konwerterów, które po prostu przechodzą moc przez transformator, ten najpierw przechowuje energię w rdzeniu, gdy przełącznik jest włączony i po wyłączeniu, a następnie rzuca całą tę energię do wyjścia.
Co dzieje się krok po kroku?
Mains AC wchodzi, zostaje naprawiony i filtrowany:
Mamy główne AC, prawda? Przechodzi przez prostownik mostka, a następnie przekształca się w DC, a następnie duży kondensator wygładza go.
Napięcie prądu stałego po rektyfikacji:
Vdc = √ (2) * Vac - vdiode
Więc jeśli mamy 230 V AC, to ta rzecz daje nam około 325 V DC.
Przełączanie i magazynowanie energii:
UC2842 napędza przełącznik MOSFET (powiedzmy IRF840 dla sieci 230 V) przy pewnej wysokiej częstotliwości, na przykład 50-100 kHz.
Gdy MOSFET jest włączony, prąd przepływa w uzwojeniu pierwotnym transformatora, a następnie energia jest przechowywana w rdzeniu magnetycznym.
Uwolnienie energii i rektyfikacja wyjściowa:
Mosfet wyłącza się, a teraz wszystko, co zapisało energię, przeskakuje na drugorzędną stronę.
Istnieje szybka dioda (UF4007, Mur460 itp.), Która ją wygładza, a kondensator wygładza.
Teraz mamy stabilne wyjście DC gotowe do użycia.
Regulacja kontroli sprzężenia zwrotnego i napięcia:
Wyczuwamy napięcie wyjściowe za pomocą optocupler i regulatora TL431.
UC2842 dostosowuje swój cykl pracy, aby utrzymać napięcie wyjściowe stabilne.
Jakie części potrzebujemy?
Główne rzeczy w obwodzie:
- UC2842 PWM IC - Uruchamia cały program, przełączając MOSFET.
- MOSFET - (jak IRF840) włącza i wyłącza transformator.
- Transformator Flyback-wolne napięcie, napięcie na kropanie.
- Szybka dioda - (UF4007, MUR460 itp.) Blokuje napięcie odwrotne.
- Kondensator wyjściowy - przechowuje ładunek, filtry wyjściowe.
- Obwód snubber-zatrzymuje kolce wysokiego napięcia na MOSFET.
- OptoCupler (PC817) - izoluje i wysyła informacje zwrotne.
- TL431 - Kontroluje napięcie sprzężenia zwrotnego.
Szczegółowa praca
Teraz odnosząc się do schematu obwodu konwertera UC2842 220V do 12 V SMP, wymaga 85 V do 265 V AC, przekształca go w 12 V DC w 4A. Jest to szerokie wejście izolowane zasilanie, co oznacza, że wejście i wyjście są w pełni oddzielone przez transformator. Jest idealny do adapterów, ładowarek baterii i SMP o niskiej mocy.
Zobaczmy więc, co dzieje się w obwodzie krok po kroku.
AC do DC rektyfikacja i filtrowanie
Najpierw mamy sieci AC (od 85 V do 265 V).
Dotyczy to prostownika mostu (D_Bridge), który przekształca prąd przemienny w pulsujące DC.
Następnie duży kondensator (C_IN, 180µF) wygładza go i daje nam napięcie prądu stałego (gdzieś od 120 V DC do 375 V DC w odniesieniu do napięcia wejściowego AC).
Wzór napięcia DC po rektyfikacji:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
W przypadku 230 V AC otrzymujemy 325 V DC.
Zasilanie UC2842 IC
UC2842 potrzebuje do uruchomienia około 10 V do 30 V.
Uzyskuje moc przez R_Start (100kΩ), który zrzuca napięcie z wysokiego napięcia DC.
Następnie jest D_BIAS (dioda) i C_VCC (120µF), które utrzymują stabilne napięcie na styku VCC (pin 7).
Gdy UC2842 rozpocznie się przełączanie, a następnie samopomoty za pomocą uzwojenia pomocniczego N_A.
Akcja transformatora Flyback
Ten transformator jest tutaj główną częścią.
Ma trzy uzwojenia:
Uzwojenie podstawowe (N_P) - podłączone do drenażu MOSFET.
Uzwojenie pomocnicze (N_A) - UCISS UC2842 po uruchomieniu.
Uzwojenie wtórne (N_S) - zapewnia wyjście 12V.
Gdy MOSFET (Q_SW) włącza się, prąd przepływa przez uzwojenie N_P, a energia jest przechowywana w rdzeniu.
Gdy MOSFET wyłącza się, zapisana energia zostaje wciśnięta do uzwojenia wtórnego (N_S), a tutaj zostaje naprawiony przez D_Out.
Współczynniki transformatora:
N_P: N_S = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Oznacza to, że napięcie wtórne wynosi około 12 V, a pomocnicze napięcie uzwojenia wystarczy, aby UC2842 działało.
Informacje zwrotne i regulacja
Napięcie wyjściowe (12 V DC) jest wykrywane przez programowalne odniesienie TL431.
Dostosowuje prąd za pośrednictwem optoCupler, który wysyła informacje zwrotne do pinu VFB UC2842 (pin 2).
UC2842 dostosowuje cykl pracy MOSFET, aby utrzymać stabilność napięcia wyjściowego.
Przełączanie i ochrona MOSFET
MOSFET (Q_SW) przełącza się na wysokiej częstotliwości (~ 50-100 kHz).
Rezystor bramy (R_G 10Ω) kontroluje prąd napędu bramki.
Snubber Network (D_Clamp, C_SNUB, R_SNUB) pochłania większość skoków napięcia w celu ochrony MOSFET.
Odpornik prądu (R_CS, 0,75 Ω) służy do ograniczenia prądu szczytowego, aby zapobiec uszkodzeniu.
Formuła dla szczytowego limitu prądu:
I_peak = 1v / r_cs
Tutaj r_cs = 0,75 Ω, więc i_peak ≈ 1,33a.
Wyjście rektyfikacji i filtrowania
Gdy energia przesunie się do uzwojenia wtórnego (N_S), przechodzi przez D_OUT, który jest szybką diodą odzyskiwania.
C_OUT (2200µF) wygładza fale, dając nam stałą 12 V DC.
R_LED i R_TLBIAS pomaga kontrolować TL431.
Formuła napięcia przepustowości wyjściowej:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Bezpieczeństwo i izolacja
Optocupler (PC817 lub równoważny) zapewnia, że nie ma bezpośredniego połączenia między stroną wysokiego napięcia i niskim napięciem.
Obwód Snubber chroni IC przed skokami napięcia.
Pętla sprzężenia zwrotnego z TL431 zapewnia, że wyjście pozostanie stabilne i regulowane.
Jak obliczamy wszystko
Obliczanie mocy:
Moc wyjściowa:
Pout = vout * iout
Moc wejściowa (w tym straty):
Pin = dąs / wydajność (ETA)
Wydajność wynosi zwykle około 75–85%.
Podstawowe rzeczy:
Napięcie DC po prostowniku:
Vdc = √ (2) * VAC - vdiode dla 230 V AC, otrzymujemy 325 V DC.
Prąd podstawowy:
IPrimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) DMAX wynosi zwykle 50-60%.
Obliczenia uzwojenia transformatora:
Współczynnik zwrotów:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vdiode)
Pierwotna indukcyjność:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iprimaryts
= 1 / FSW (FSW to częstotliwość przełączania).
Ograniczenie kondensatora wyjściowego:
Wartość kondensatora na podstawie napięcia falowania:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)
