Instelbaar schakelende voedingscircuit - 50 V, 2,5 Ampère

Het toegelichte variabel schakelende voedingscircuit is ontworpen rond het geïntegreerde schakelende voedingscontrollerapparaat Type L4960 van SGS. De belangrijkste kenmerken van deze schakelregelaar kunnen worden samengevat uit de volgende gegevens:

Belangrijkste kenmerken

1. Bereik ingangsspanning: 9-50 VDC
2. Uitgangsspanning variabel van 5 tot 40 V.
3. Maximaal toegankelijke uitgangsstroom is: 2,5 Amp.
4. Het hoogst mogelijke uitgangsvermogen is: 100 watt.
5. Geïntegreerd softstartcircuit.
6. Gestabiliseerd intern referentieniveau met een marge van ± 4%
7. Werkt met een handvol externe onderdelen.
8. Inschakelduur: 0-1.
9. Hoge efficiëntie, met de tot 90%.
10. Heeft een interne thermische overbelastingsbeveiliging.
11. Bevat een interne stroombegrenzer die volledige bescherming tegen kortsluiting garandeert.

De pin-specificaties van de chip worden weergegeven in de volgende afbeelding. De L4964 is ingekapseld in een exclusief 15-pins pakket, ontworpen voor maximaal 4 A.

De werking van het ingebouwde softstartcircuit en de stroombegrenzer wordt respectievelijk benadrukt door de hieronder getoonde golfvormtekeningen.

Het uitschakelcircuit voor overtemperatuur in de L4960 wordt geactiveerd zodra de temperatuur van de IC-behuizing hoger wordt dan 125 ° C. Om veiligheidsredenen wordt het voorgestelde voedingscircuit met schakelmodus aanbevolen met op een transformator gebaseerde lay-out.

De AC-ingangsspanning naar de PCB wordt verkregen van de secundaire wikkeling van de nettransformator, wat betekent dat de DC naar de IC minimaal 3 V boven de benodigde uitgangsspanning ligt met de hoogst mogelijke uitgangsstroom. Het is begrijpelijk dat de transformator in wezen een ringkernmodel is.

Circuit beschrijving

Vereenvoudigd schema

De bovenstaande schakelschema's tonen het ontwerp van de AC-sectie van de nettransformator en de gelijkstroom-schakelende voeding dienovereenkomstig. De wisselspanning van de secundaire zijde gaat naar de individuele ingangen via het voedingsbord, terwijl de middelste aftakking wordt aangesloten op de aardleiding.

De niet-gereguleerde ingangsspanning, Ui voor de IC, komt via een dubbelzijdige gelijkrichterschakeling die bestaat uit een paar 3 A-diodes 1N5404, D1-D2, samen met een filtercondensator, Ct. Circuit bestaande uit R1-C3-C4 benadrukt de versterking van de gesloten regelkring. Een andere circuittrap die C2-R2 gebruikt, is geconfigureerd om een ​​oscillatorfrequentie van ongeveer 100 kHz te genereren.

De C5-condensator C5 heeft eigenlijk twee functies: dit specificeert de tijd van de zachte starthelling zoals weergegeven in de bovenstaande golfvormafbeelding, en ook de gemiddelde kortsluitstroom. De feedbackingang van de L4962 is gekoppeld met de uitgangsspanningsdeler R3-R4 junctie. De uitgangsspanning Uo van de L4960 wordt bepaald aan de hand van de volgende berekeningen

Uo = 5.1 [(R 3 + R4) / R3] aangezien Ui - Uo ≥ 3 V.

Merk op dat de laagste waarde van Ui 9 V moet zijn. We zijn in staat om een ​​vaste uitgangsspanning van 5,1 V (± 4%) te krijgen zodra R3 wordt verwijderd en R4 wordt gewijzigd met een korte link. Als R3 is geselecteerd met een vaste waarde van 5K6, bepaalt R4 individueel de uitgangsspanning:

Uo = 9 V: R4 = 4K3
Uo = 12 V: R4 = 7K6
Uo = 15 V: R4 = 10 K.
Uo = 18 V: R4 = 14 K.
Uo = 24 V: R4 = 20 K.

Het ontwerp kan worden omgezet in een voeding met variabele schakelmodus door R3 = 6K8 te gebruiken en R3 te upgraden met een 25K-potentiometer. Diode D3 is ingebouwd ter bescherming van de IC. Deze snelle gelijkrichter beperkt de negatieve pieken aan de ingangszijde van de inductor tot een onschadelijke 0,6 tot 1 V voor elke uitschakelingsperiode van de interne uitgangstransistor van de IC.

Als D3 er niet was, zou het potentiaal van pin 7 van de IC gevaarlijk stijgen tot vele volt onder het aardpotentiaal. Inductor L1 werkt samen met de diode D3 en de condensator C6 C7 als een buck-converter voor het regelen van de output in een geschakelde modus, waardoor een veel lagere warmteafvoer wordt veroorzaakt in vergelijking met elk ander lineair IC-circuit zoals LM338.

Bouw

De compacte printplaatspoor en componentenlay-out kunnen in de volgende afbeelding worden weergegeven.

Het in elkaar zetten van het bord is eigenlijk heel eenvoudig. Begin met het kiezen van weerstanden R3 en R4 zoals eerder vermeld. Monteer eerst de onderdelen die zich rond het midden van de printplaat bevinden, zoals R1… R4 inclusief en C2 C5.

Voordat u begint met het solderen van de onderdelen, moet u ervoor zorgen dat de regelaar IC1 en de vermogensdiode D1 door de schroef / moer rug aan rug over een enkele gemeenschappelijke heatsink zijn geklemd, zoals blijkt uit de afbeelding van de component-overlay.

Vergeet niet om het koellichaam elektrisch goed geïsoleerd te houden van het metalen IC-lipje met behulp van een dikkere mica-ring en een bus van plastic materiaal. U kunt eventueel gebruik maken van het type BYV28 voor de diode D3 .. Welk diodetype u ook kiest, zorg ervoor dat de microfoon isolatie met een continuïteitstester!

Druk de ICI- en D3-pinnen in hun specifieke PCB-gaten tot het koellichaam stevig over het PCB-oppervlak ligt. Soldeer nu de kabels en snijd het resterende ongewenste deel van de kabels af. Installeer daarna de rest van de onderdelen, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 en D2.

Zorg ervoor dat u de oriëntatie en polariteit van de diode en de elektrolytische condensatoren correct bekijkt. Overmatige aandacht moet worden besteed om elke vorm van kans op een kortsluiting tussen de smoorspoelkernwikkeling met de IC-koellichaam te voorkomen. Het wordt aanbevolen om L1 vast te zetten met een centrale nylon bout en moer.

Testen en efficiëntie

Begin de testprocedure door de plaatsing, isolatie en richting van elk onderdeel op de printplaat te controleren voordat u het bord aansluit op de secundaire zijde van de transformator.

Opgemerkt moet worden dat deze instelbare schakelende voeding constant een belasting nodig heeft die aan de uitgang is aangesloten om optimaal te kunnen werken. Wanneer de SMPS wordt gevoed met 30 VAC en een belasting van 2 A is aangesloten op een uitgangsspanning van 5 V, mag de temperatuur van het koellichaam bij kamertemperatuur niet hoger zijn dan ongeveer 60 ° C.

Het rendement van het circuit onder dergelijke omstandigheden zal naar verwachting ongeveer 68% bedragen. De efficiëntie stijgt tot 80% bij Uo = 10 V, 85% bij Uo = 15 V, tot 87% bij Uo = 25 V, allemaal met een belasting van 2 Ampère.

Data papier