Izveidojiet pats savus 5V, 1a regulējamos smps, izmantojot mirušu datora atx barošanas avotu

S ragana M oda P ower S piegāde (SMPS) ir neatņemama jebkuru elektronisko konstrukcijas. To izmanto, lai pārveidotu tīkla augstsprieguma maiņstrāvu par zemsprieguma līdzstrāvu, un to dara, vispirms pārveidojot tīkla maiņstrāvu par augstsprieguma līdzstrāvu, pēc tam pārslēdzot augstsprieguma līdzstrāvu, lai radītu vēlamo spriegumu. Mēs jau esam izveidojuši dažas SMPS shēmas agrāk, piemēram, šo 5V 2A SMPS shēmu un 12V 1A TNY268 SMPS shēmu. Mēs pat izveidojām savu SMPS transformatoru, ko varētu izmantot mūsu SMPS dizainā kopā ar draivera IC.

Jūs, iespējams, to nemanāt, bet lielākajai daļai sadzīves produktu, piemēram, mobilajam lādētājam, klēpjdatora lādētājam, Wi-Fi maršrutētājiem, darbībai ir nepieciešams pārslēgšanas režīma barošanas avots, un lielākoties tie ir 5 V. Tāpēc, paturot to prātā, šajā rakstā mēs parādīsim, kā jūs varat izveidot 5V, 1A SMPS ķēdi, glābjot detaļas no vecā izmetamā PC ATX barošanas avota.

Brīdinājums: Strādājot ar maiņstrāvu, ir nepieciešamas iepriekšējas prasmes un uzraudzība. Neatveriet vecu SMPS un nemēģiniet izveidot jaunu bez pieredzes. Esiet piesardzīgs ap lādētiem kondensatoriem un spriegotiem vadiem. Jūs esat brīdināts, rīkojieties piesardzīgi un visur, kur nepieciešams, izmantojiet ekspertu norādījumus.

Projektēšanas apsvērumi 5V 1A barošanas avotam

Pirms turpinām turpināt, noskaidrosim dažus pamata dizaina apsvērumus un aizsardzības funkcijas.

Kāpēc jums vajadzētu izveidot SMPS shēmu no datora barošanas avota?

Man tas ir lēts, tad atkal lēts ir ļoti dārgs vārds, tas ir burtiski bez maksas. Jūs varat jautāt, kā tā? Vienkārši sazinieties ar vietējiem datoru servisa veikaliem, viņi jums to bez maksas iedos, vismaz man tā bija. Pajautājiet arī draugiem, vai viņiem nav kāds no šiem salauztajiem.

Transformatora uzbūve / sagāde ķēdei ir vissvarīgākā jebkura SMPS dizaina sastāvdaļa, taču šī metode pilnībā novērš šo soli, glābjot transformatoru, kā arī tai ir ļoti laba mācīšanās pieredze, ja esat tāds elektronisks junks kā es. Mans ATX barošanas avots pēc nepieciešamo detaļu glābšanas ir parādīts zemāk.

Izmantojot šo dizainu, varat pievienot potenciometru un nedaudz mainīt izejas spriegumu. dažos gadījumos tas var būt noderīgi, un visinteresantākais ķēdē ir tas, ka tas ir izgatavots ar ļoti vispārīgām daļām, tādēļ, ja kaut kas uzspridzina, to atrašana un nomaiņa ir ļoti vienkāršs uzdevums.

SMPS shēmas dažādos apstākļos darbojas atšķirīgi, ja jūs veidojat šo shēmu, zinot faktisko ieejas-izejas raksturlielumu, tas var palīdzēt atkļūdot ķēdi, ja atrodat ar to kādas problēmas.

Ieejas spriegums:

Tā kā standarta PC PSU ieejas spriegums ir 220V, mūsu izglābtā ķēde darbojas arī ar šo spriegumu. Bet ar savu pašreizējo galda iestatījumu es mēģināšu darbināt ķēdi arī ar 85 V ieejas spriegumu.

Izejas spriegums:

Ķēdes izejas spriegums ir 5 V ar strāvu 1A, kas nozīmē, ka šī ķēde var izturēt 5 W jaudu. Šī ķēde darbojas nemainīga sprieguma režīmā, tāpēc izejas spriegumam vajadzētu būt gandrīz vienādam neatkarīgi no slodzes strāvas.

Izejas viļņošanās:

Šīs ķēdes transformatoru izgatavo profesionāls ražotājs, tāpēc mēs varam sagaidīt zemu pulsāciju. Kopš tā uzbūves punktētā dēlī mēs varam sagaidīt nedaudz lielāku viļņošanos nekā parasti.

Aizsardzības funkcijas:

Kopumā ir daudz SMPS aizsardzības shēmu, taču mūsu shēma ir izgatavota no veca datora PSU, tāpēc mēs varam pievienot vai atņemt aizsardzības funkcijas atbilstoši mūsu galīgās lietojumprogrammas prasībām. Varat arī pārbaudīt šādas aizsardzības shēmas, kuras mēs izveidojām agrāk.

• Pārsprieguma aizsardzības ķēde
• Reversās polaritātes aizsardzības ķēde
• Īssavienojuma aizsardzības ķēde
• Iedarbināt strāvas aizsardzību

Es izmantošu šo shēmu, lai darbinātu savus IoT projektus. Tāpēc es nolēmu izvēlēties minimālo aizsardzības funkciju, kas ir kausējams rezistors ieejā un pārsprieguma aizsardzības ķēde izejas sadaļā.

Tātad, apkopojot, mūsu maiņstrāvas maiņstrāvas spriegums būtu 220 V maiņstrāva, izejas spriegums būs 5 V DC ar 1A maksimālās izejas strāvas. Mēs centīsimies izejas pulsācijas spriegumu padarīt pēc iespējas zemāku, un mums ir ieejas kausējamais rezistors ar izejas pārsprieguma aizsardzības ķēdi.

Nepieciešamie komponenti 5V 1A SMPS shēmai

Sl. Nē	Daļas	Tips	Daudzums	Daļa shēmā
1	4.7R	Rezistors	1	R1
2	39R	Rezistors	1	R10
3	56R, 1W	Rezistors	1	R9
4	100R	Rezistors	2	R7, R6
5	220R	Rezistors	1	R5
6	100 000	Rezistors	1	R2
7	560K, 1W	Rezistors	2	R3, R4
8	1N4007	Diode	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diode	1	D6
10	1N5819	Diode	1	D1
11	1N4148	Diode	1	D7
12	103,50V	Kondensators		C4
13	102, 1KV	Kondensators	2	C3
14	10uF, 400V	Kondensators	1	C1
15	100uF, 16V	Kondensators	1	C6
16	470uF	Kondensators	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Kondensators	1	C5
18	3,3 uH, 2,66A	Induktors	1	L2
19	2SC945	Tranzistors	1	T1
20	C5353	Tranzistors	1	Q1
21	PC817	Optrons	1	Labi1
22	TL431CLP	Sprieguma atskaite	1	VR1
23	10 000	Trim Pot	1	R11
24	Skrūvju terminālis	5mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diode	1	D9
26	Transformators	No datora PSU	1	TR1

5V 1A SMPS shēmas shēma

Zemāk redzamajā attēlā parādīta 5 V 1A SMPS barošanas avota shēma, kuru mēs izveidosim šajā apmācībā.

Es izveidoju ķēdi uz maizes dēļa, un pēc pabeigšanas tas izskatījās šādi.

Sapratīsim ķēdi, sadalot to daudzos funkcionālajos blokos, un sapratīsim katru bloku.

Kausējamais rezistors:

Pirmkārt, mums ir R1, kam ir divi mērķi. Pirmkārt, tas darbojas kā kausējams rezistors. Otrkārt, tas darbojas kā strāvu ierobežojošs rezistors.

Tilta taisngriezis un filtrs:

Tālāk mums ir 1N4007 diodes D2, D3, D4, D5, no kurām četras veido tilta taisngriezi, kā arī 10uF filtra kondensators maiņstrāvas pārveidošanai par līdzstrāvu.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka esmu noņēmis PI filtru, jo šo barošanas avotu neizmantošu tikai kā akumulatora uzlādi. Ja plānojat to izmantot citādi, EMI filtrs ir obligāts, jūs vienmēr varat to izvilkt no tā paša enerģijas padeve. Ja neesat pārliecināts, kas ir PI filtrs vai kā tas darbojas, varat apskatīt saistīto rakstu. Varat arī pārbaudīt citus dizainus, lai samazinātu EMI SMPS ķēdē, par kuriem mēs jau iepriekš runājām.

Sākuma rezistori:

R3 un R4 veido starta rezistorus, kad tiek lietota jauda, ​​starta rezistori ir atbildīgi par primārā komutācijas tranzistora pamatnes darbināšanu, es vairāk par rezistoru apspriedīšu vēlāk rakstā .

Kolektora sprieguma ierobežošanas skava:

Lai ierobežotu primārā komutācijas tranzistora Q1 kolektora spriegumu, C3, R2 un D6 veido skavas ķēdi, un tas ir ļoti labs piemērs, kā izmantot snubber tīklu, lai samazinātu pīķa spriegumu izslēgšanās laikā un slāpētu zvana. Vairumā gadījumu, lai noteiktu piemērotas vērtības snubber komponentiem (Rs un Cs), var izmantot ļoti vienkāršu projektēšanas tehniku. Tajos gadījumos, kad nepieciešams optimālāks dizains, tiek izmantota nedaudz sarežģītāka procedūra.

Primārais un papildu komutācijas tranzistors:

Tranzistors Q1, C5353 ir galvenais komutācijas tranzistors, un T1 ir papildu komutācijas tranzistors ķēdē. C4 un R5 veido primāro oscilatoru, kas ģenerē galveno komutācijas signālu.

Atsauksmes un vadības ķēde:

PC817 optocoupler OK1 kopā ar sprieguma atsauci VR1 un diode 4148 forms Atsauksmes & Control Circuit citi rezistors tagadējās šajā daļā darbojas tikai kā sprieguma dalītāju, pašreizējo ierobežojot rezistoru, un filtra kondensatora. Izņemot to, es esmu pievienojis potenciometru R11, lai apgrieztu spriegumu atbilstoši prasībām.

Transformators, izejas taisngriezis un filtrs:

Transformators T1 ir izgatavots no feromagnētiska materiāla, kas ne tikai pārveido augstsprieguma maiņstrāvu par zema sprieguma maiņstrāvu, bet arī nodrošina galvanisko izolāciju. Ir 4 tinumi, kas transformatora T1 Pin 1, 2 un 3 ir sekundārā tinuma, Pin nē 4, 5 ir papildu tinumu, pin nav 6 un 7 ir primārais tinums.

Diodes D1 un D9 ir ķēdes taisngrieža diodes. Kondensators C8 ir atbildīgs par 12 V filtrēšanu, un kondensators C6 un C7 kopā ar L2 veido PI filtru izejas sekcijai.

Pārsprieguma aizsardzības ķēde:

Lai aizsargātu lietojumprogrammu, lai to sabojātu, var pievienot papildu pārsprieguma aizsardzības ķēdi, tā ir ļoti vienkārša shēma, kas sastāv no drošinātāja un Zenera diode, kā redzat to iepriekš. Ja rodas pārsprieguma stāvoklis, Zenera diode uzsprāgs, tādējādi sprādziens Fast Blow Fuse ar to.

5V-1A SMPS ķēdes darbība

Tagad, kad tas ir noskaidrots, sapratīsim, kā darbojas ķēde. Kad strāva tiek pievienota ķēdei, tīkla maiņstrāva tiek iztaisnota un filtrēta ar taisngriežiem un kondensatoriem. Pēc tam divi palaišanas rezistori R3, R4 ierobežo strāvu līdz tranzistora pamatnei, tāpēc primārais tranzistors nedaudz ieslēdzas, tagad caur transformatora primāro tinumu, kas ir tranzistora 6. un 7. tapa, plūst nedaudz strāvas.

Šis nelielais strāvas daudzums aktivizē papildu tinumu, un šis papildu tinums sāk uzlādēt 103pF kondensatoru C4 caur 220 Ohm rezistoru R5. Atkal spriegums palīgpusē ir savienots ar optisko savienotāju kolektoru ar 1N4148 taisngriezi, šis spriegums iziet no optrona izstarotāja un tiek sadalīts ar sprieguma dalītāju. Tagad C5 222PF kondensators sāk uzlādēt. Kad šis kondensators tiek uzlādēts līdz noteiktam līmenim, tiek ieslēgts palīgtranzistors T1 un primārais tranzistors tiek izslēgts, un kondensators C5 tiek izlādēts.

Un cikls atkal atkārtojas, tādējādi tiek ģenerēts komutācijas signāls. Tiklīdz sākas pārslēgšanās process, transformatora sekundārajā spriegumā tiek inducēts sekundārais, ar VR1 palīdzību tiek izveidota atgriezeniskās saites ķēde Tl431 sprieguma atsauce, pielāgojot atsauces spriegumu, mēs varam iestatīt ieslēgšanas un izslēgšanas laiku palīgtranzistora, tādējādi mēs varam kontrolēt izejas spriegumu.

SMPS ķēdes izbūve

Šai demonstrācijai shēma tiek konstruēta punktētā dēlī ar shēmas palīdzību; Lūdzu, ņemiet vērā, ka es izmēģinu ķēdi uz sava stenda demonstrēšanai, tāpēc es neiekļāva daudzas aizsardzības funkcijas, piemēram, pārsprieguma aizsardzību un īssavienojuma aizsardzību. Ja jūs to izmantojat, lai darbinātu kaut ko citu, ieteicams ieslēgt šīs aizsardzības un filtru shēmas.

Iepriekšminētā testa iestatīšana tika izmantota ķēdes pārbaudei, barošanas avota izejas spriegums tika pielāgots līdz 5,1 V, izmantojot potenciometru, un tas ir 1A barošanas avots, lai tas maksimālā stāvoklī varētu vilkt 1A strāvu.

Kā redzat iepriekš redzamajā attēlā, lai pārbaudītu ar slodzi, es izmantoju dažus rezistorus kā slodzi, kas patērēja apmēram 1.157A no mūsu SMPS ķēdes pie 5V. Pilns testēšanas video ir atrodams šī raksta apakšdaļā.

5V-1A SMPS shēmas dizaina uzlabojumi

Šajā ķēdē var uzlabot diezgan daudz lietu, piemēram, pie ieejas var pievienot EMI filtru, lai uzlabotu šīs ķēdes EMI reakciju. Tad var pievienot izejas pārstrāvas un īssavienojuma aizsardzību, lai uzlabotu vispārējo ķēdes darbību. Var arī pievienot ievades pārspriegumu un pārsprieguma aizsardzību, lai pasargātu to no ieejas pārsprieguma. Un visbeidzot, ja ķēde ir izveidota PCB plāksnē, EMI reakciju var krasi uzlabot.

Ceru, ka sapratāt apmācību un uzzinājāt, kā izveidot SMPS shēmas. Ja jums ir kādi jautājumi, atstājiet tos komentāru sadaļā zemāk vai izmantojiet mūsu forumus, lai iegūtu citus jautājumus.