Efektīvas barošanas ķēdes izveide nav mazāks izaicinājums. Tie, kas jau ir strādājuši ar SMPS shēmām, viegli piekristu, ka transformatora transformatoram ir būtiska loma efektīvas barošanas ķēdes projektēšanā. Lielākoties šie transformatori nav pieejami pie plaukta ar tādu pašu parametru, kāds piemērots mūsu dizainam. Tātad šajā transformatoru projektēšanas apmācībāmēs iemācīsimies izveidot savu transformatoru, kā to prasa mūsu ķēdes dizains. Ņemiet vērā, ka šī apmācība aptver tikai teoriju, izmantojot kuru vēlāk citā apmācībā mēs izveidosim 5V 2A SMPS ķēdi ar rokām darinātu transformatoru, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā praktiskai ekspozīcijai. Ja transformatorā esat pilnīgi jauns, lūdzu, izlasiet rakstu Transformatora pamati, lai labāk izprastu procesu.
Detaļas SMPS transformatorā
SMPS transformators dizains ir dažādas transformatoru daļas, kas ir tieši atbildīgas par izpildi transformatoru. Šīs daļas prezentēt transformators tiek paskaidrots tālāk, mēs mācīsimies nozīmīgumu katras daļas un kā tas būtu jāizvēlas, lai jūsu transformators dizains. Šīs daļas lielākajā daļā gadījumu ir vienādas arī citiem transformatoru veidiem.
Kodols
SMPS apzīmē komutācijas režīmā barošanas bloku. SMPS transformatora īpašības ir ļoti atkarīgas no to darbības frekvences. Augsta komutācijas frekvence paver iespējas izvēlēties mazākus SMPS transformatorus šajos augstfrekvences apstākļos, SMPS transformatoros tiek izmantoti ferīta serdeņi.
Transformators kodols dizains ir vissvarīgākais SMPS transformators būvniecību. Kodolam ir atšķirīgs A L tips (neapstrādāta kodola induktivitātes koeficients) atkarībā no serdeņa materiāla, serdeņa izmēra un serdeņa veida. Populārs kodola materiāla veids ir N67, N87, N27, N26, PC47, PC95 utt. Arī ferīta serdeņu ražotājs datu lapā sniedz detalizētus parametrus, kas būs noderīgi, izvēloties transformatora serdi
Piemēram, šeit ir populārā kodola EE25 datu lapa.
Iepriekš minētais attēls ir datu lapa par EE25 kodolu no PC47 materiāla no plaši populāra serdeņu ražotāja TDK. Transformatoru konstrukcijai būs nepieciešama katra informācija. Tomēr serdeņiem ir tieša saistība ar izejas jaudu, tāpēc atšķirīgai SMPS jaudai ir nepieciešama atšķirīga serdes forma un izmērs.
Šeit ir serdeņu saraksts atkarībā no jaudas. Saraksts ir balstīts uz 0-100W konstrukciju. Saraksta avots ir ņemts no enerģijas integrācijas dokumentācijas. Šī tabula būs noderīga, lai izvēlētos pareizo transformatora konstrukcijas kodolu, pamatojoties uz tā jaudas vērtējumu.
| Maksimālā izejas jauda | Ferīta serdeņi TIW būvniecībai | Ferīta serdeņi maržas brūces būvniecībai |
| 0-10W |
EPC17, EFD15, EE16, EI16, EF15, E187, EE19, EI19 |
EEL16, EF20, EEL19, EPC25, EFD25 |
| 10-20W |
EE19, EI19, EPC19, EF20, EFD20, EE22, EI22 |
EEL19, EPC25, EFD25, EF25 |
| 20-30W | EPC25, EFD25, E24 / 25, EI25, EF25, EI28 |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
| 30-50W |
EI28, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EI30, ETD29,
EER28, EER28L, EER35 |
| 50-70W |
EER28L, ETD34, EI35, EER35 |
EER28L, ETD34, EER35, ETD39 |
| 70-100W |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EER35, ETD39, EER40, E21 |
Šeit termins TIW nozīmē trīskāršu izolētu stiepļu konstrukciju. E serdeņi ir vispopulārākie un tiek plaši izmantoti SMPS transformatoros. Tomēr E kodoliem ir vairāki gadījumi, piemēram, EE, EI, EFD, ER utt. Tie visi izskatās kā burts “E”, bet katras vielas centrālā daļa ir atšķirīga. Zemāk ar attēlu palīdzību ir parādīti parastie E serdeņu veidi.
EE kodols
EI kodols
ER kodols
EFD kodols
Spole
Spole ir serdeņu un tinumu korpuss. Spolei ir efektīvais platums, kas ir būtisks, lai aprēķinātu stieples diametrus un transformatora konstrukciju. Transformatora spolei ir arī punktota zīme, kas sniedz informāciju par primārajiem tinumiem. Parasti tiek izmantots zemāk redzamais transformatora spole EE16
Primārais tinums
SMPS transformators tinumu būs primāro tinumu un vismaz vienu sekundāro tinumu, kas balstīta uz dizainu varētu hav vairāk sekundāro tinumu vai papildu tinumu. Primārais tinums ir transformatora pirmais un iekšējais tinums. Tas ir tieši savienots ar SMPS primāro pusi. Parasti tinumu skaits primārajā pusē ir lielāks nekā citi transformatora tinumi. Transformatorā ir viegli atrast primāro tinumu; tikai jāpārbauda, vai transformatora punktveida pusē nav primārā tinuma. Tas parasti atrodas pāri augstsprieguma pusē MOSFET.
SMPS shēmā jūs varat pamanīt augstsprieguma līdzstrāvu no augstsprieguma kondensatora, kas savienots ar transformatora primāro pusi, un otrais gals ir savienots ar strāvas draiveri (Iekšējā mosfet drenāžas tapa) vai ar atsevišķu augstsprieguma MOSFET notekas tapu.
Sekundārais tinums
Sekundārais tinums pārveido spriegumu, kā arī strāvu primārajā pusē uz nepieciešamo vērtību. Sekundārās izejas uzzināšana ir nedaudz sarežģīta, jo dažos SMPS projektos transformatoram parasti ir vairākas sekundārās izejas. Tomēr SMPS ķēdes izeja vai zemsprieguma puse parasti ir savienota ar sekundāro tinumu. Viena sekundārā tinuma puse ir līdzstrāva, GND un otra puse ir savienota pāri izejas diodei.
Kā apspriests, SMPS transformatoram var būt vairākas izejas. Tāpēc SMPS transformatoram var būt arī vairāki sekundārie tinumi.
Papildu tinumi
Pastāv dažādi SMPS dizaina veidi, kur draivera shēmai ir nepieciešams papildu sprieguma avots, lai darbinātu draivera IC. Papildu tinumu izmanto, lai nodrošinātu šo papildu spriegumu vadītāja ķēdē. Piemēram, ja jūsu draivera IC darbojas ar 12 V, tad SMPS transformatoram būs papildu izejas tinums, ko var izmantot šīs IC barošanai.
Izolācijas lente
Transformatoriem nav elektriskā savienojuma starp dažādiem tinumiem. Tāpēc pirms dažādu tinumu iesaiņošanas ir nepieciešams izolācijas lentes aptīt ap tinumiem atdalīšanai. Dažāda veida spolēm tiek izmantotas tipiskas poliestera barjeras lentes ar dažādu platumu. Lai nodrošinātu izolāciju, lentu biezumam jābūt 1-2mil.
Transformatoru projektēšanas darbības:
Tagad, kad mēs zinām transformatora pamatelementus, mēs varam izpildīt tālāk norādītās darbības, lai izveidotu savu transformatoru
1. solis : atrodiet vajadzīgā izvades pareizo kodolu. Izvēlieties pareizos kodolus, kas uzskaitīti iepriekšējā sadaļā.
2. solis : noskaidrojiet primāros un sekundāros pagriezienus.
Primārie un sekundārie pagriezieni ir savstarpēji saistīti un ir atkarīgi no citiem parametriem. Transformators dizains formulu, lai aprēķinātu primārās un sekundārās pagriezieni ir-
Kur
N p ir galvenie pagriezieni, N s ir sekundārie pagriezieni, Vmin ir minimālais ieejas spriegums, Vds ir Power Mosfet sprieguma novadīšana uz avota spriegumu, Vo ir izejas spriegums
Vd ir izejas diodes sprieguma kritums uz priekšu
Un Dmax ir maksimālais darba cikls.
Tāpēc primārie un sekundārie pagriezieni ir savstarpēji saistīti un tiem ir pagriezienu attiecība. No iepriekš minētā aprēķina var iestatīt attiecību un tādējādi, izvēloties sekundāros pagriezienus, var uzzināt primāros pagriezienus. Laba prakse ir izmantot 1 pagriezienu uz sekundārā tinuma izejas spriegumu.
3. solis: Nākamais posms ir transformatoru primārās induktivitātes noskaidrošana. To var aprēķināt pēc šādas formulas:
Kur, P 0 ir izejas jauda, z ir zaudējumu sadales koeficients, n ir efektivitāte, f s ir komutācijas frekvence, I p ir maksimālā primārā strāva, K RP ir pulsācijas strāvas un maksimuma attiecība.
4. solis: Nākamais posms ir noskaidrot efektīvo induktivitāti vēlamajam atstarpētajam kodolam.
Iepriekš redzamajā attēlā parādīts, kas ir spraugas kodols. Gapping ir paņēmiens, kā samazināt kodolu primārās induktivitātes vērtību līdz vēlamajai vērtībai. Galvenie ražotāji nodrošina atstarpētu kodolu vēlamajam LG vērtējumam. Ja vērtība nav pieejama, starp serdeņiem var pievienot starplikas vai sasmalcināt to, lai iegūtu vēlamo vērtību.
5. solis: Nākamais solis ir noskaidrot primāro un sekundāro vadu diametru. Primāro vadu diametrs milimetros ir
Kur, BW E ir faktiskais spoles platums, un N p ir primāro pagriezienu skaits.
Sekundāro vadu diametrs milimetros ir-
BW E ir faktiskais spoles platums, N S ir sekundāro pagriezienu skaits, un M ir atstarpe abās pusēs. Vadi jāpārvērš AWG vai SWG standartā.
Sekundārajam vadītājam lielāks par 26 AWG nav atļauts, jo palielinās ādas efekts. Šādā gadījumā var konstruēt paralēlus vadus. Paralēlā stieples tinumā tas nozīmē, ka, ja sekundārajai pusei ir nepieciešams uztīt vairāk nekā divus vadus, katra stieples diametrs var būt faktiskā viena stieples vērtība, lai vieglāk tinumu pāri transformatora sekundārajai pusei. Tāpēc vienā transformatorā atrodami daži transformatori ar diviem vadiem.
Tas viss ir par SMPS transformatora projektēšanu. Sakarā ar kritisko ar dizainu saistīto sarežģītību, SMPS projektēšanas programmatūra, piemēram, PI Expert enerģijas integrēšanai vai Viper no ST, nodrošina rīkus un izceļ SMPS transformatora maiņu un konfigurēšanu pēc nepieciešamības. Lai iegūtu praktiskāku ekspozīciju, varat pārbaudīt šo 5V 2A SMPS dizaina apmācību, kur mēs izmantojām PI Expert, lai izveidotu savu transformatoru, izmantojot līdz šim apspriestos punktus.
Ceru, ka jūs sapratāt apmācību un jums patika uzzināt kaut ko jaunu, ja jums ir kādi jautājumi, lūdzu, atstājiet tos komentāru sadaļā vai ievietojiet forumos, lai ātrāk reaģētu.