Zostavte si svoj vlastný 5ps, 1a nastaviteľný smps pomocou mŕtveho zdroja napájania z počítača atx

S čarodejnice M odo P ower S výrazom, dodania (SMPS) je nenahraditeľnou súčasťou každej elektronickej konštrukcie. Používa sa na premenu sieťového vysokého napätia na nízke napätie DC a robí to tak, že sa najskôr prevedie sieťový striedavý prúd na vysoké napätie DC a potom sa prepne vysoké napätie DC na požadované napätie. Už sme vyrobili niekoľko obvodov SMPS, napríklad tento obvod 5V 2A SMPS a obvod 12V 1A TNY268 SMPS. Dokonca sme vytvorili vlastný transformátor SMPS, ktorý sa dal použiť v našich dizajnoch SMPS spolu s integrovaným obvodom ovládača.

Možno si to nevšimnete, ale väčšina výrobkov pre domácnosť, ako sú mobilná nabíjačka, nabíjačka notebookov, smerovače Wi-Fi, na svoju činnosť vyžaduje napájací zdroj so spínacím režimom, pričom väčšina z nich je 5V. Takže s týmto vedomím vám v tomto článku ukážeme, ako môžete vytvoriť obvod 5V, 1A SMPS zachránením častí zo starého vyhodeného napájacieho zdroja PC ATX.

Varovanie: Práca so sieťovým napájaním vyžaduje predchádzajúce zručnosti a dohľad. Neotvárajte starý SMPS ani neskúšajte budovať nový bez skúseností. Pri nabíjaných kondenzátoroch a vodičoch pod napätím buďte opatrní. Boli ste varovaní, buďte opatrní a v prípade potreby sa riaďte odborným vedením.

Úvahy o dizajne napájacieho zdroja 5V 1A

Skôr ako pokračujeme ďalej, objasnime si niektoré základné úvahy o konštrukcii a ochranné prvky.

Prečo by ste mali zostavovať obvod SMPS z napájania počítača?

Pre mňa je to lacné, potom zase lacné je veľmi drahé slovo, je to doslova zadarmo. Môžete sa opýtať, ako to je? Stačí sa porozprávať s miestnymi obchodmi s PC, ktoré vám dajú zadarmo, aspoň to bol môj prípad. Spýtajte sa tiež svojich priateľov, či niekde v okolí ležia tí zlomení.

Budovanie / zaobstaranie transformátora pre obvod je najdôležitejšou súčasťou každého návrhu SMPS, ale táto metóda sa úplne vyhne tomuto kroku zachránením transformátora. Ak ste elektronický feťák ako ja, prichádza s veľmi dobrým zážitkom z učenia. Môj napájací zdroj ATX po zachránení požadovaných častí je uvedený nižšie.

S týmto dizajnom môžete pridať potenciometer a trochu meniť výstupné napätie. ktoré sa v niektorých prípadoch môžu hodiť a najzaujímavejšie na obvode je, že je vyrobený s veľmi všeobecnými časťami, takže ak niečo vyhodí do vzduchu, nájsť a vymeniť ich je veľmi ľahká úloha.

Obvody SMPS fungujú rôzne za rôznych podmienok, ak tento obvod budujete, znalosť skutočnej vstupno-výstupnej charakteristiky vám môže pomôcť pri ladení obvodu, ak s ním zistíte akýkoľvek problém.

Vstupné napätie:

Pretože vstupné napätie štandardného PC PSU je 220V, pracuje na tomto napätí aj náš zachránený obvod. Ale s mojím súčasným nastavením tabuľky sa pokúsim prevádzkovať obvod aj so vstupným napätím 85V.

Výstupné napätie:

Výstupné napätie obvodu je 5V s prúdovým prúdom 1A, čo znamená, že tento obvod zvládne výkon 5W. Tento obvod pracuje v režime konštantného napätia, takže výstupné napätie by malo zostať takmer rovnaké bez ohľadu na prúd záťaže.

Zvlnenie výstupu:

Transformátor v tomto obvode vyrába profesionálny výrobca, takže môžeme očakávať malé zvlnenie. Od jeho konštrukcie v bodkovanej doske môžeme očakávať trochu väčšie zvlnenie ako obvykle.

Ochranné funkcie:

Všeobecne existuje veľa návrhov ochranných obvodov SMPS, ale náš obvod je vyrobený zo starého napájacieho zdroja pre PC, takže môžeme pridať alebo odčítať ochranné prvky podľa požiadavky našej konečnej aplikácie. Môžete sa tiež pozrieť na nasledujúce ochranné obvody, ktoré sme zostavili skôr.

• Ochranný obvod proti prepätiu
• Obvod ochrany proti prepólovaniu
• Ochranný obvod proti skratu
• Ochrana pred nárazovým prúdom

Tento okruh použijem na napájanie svojich projektov IoT. Takže som sa rozhodol ísť s minimálnou ochrannou funkciou, ktorou je taviteľný odpor na vstupe, a ochranným obvodom proti prepätiu na výstupnej časti.

Takže, aby sme to zhrnuli, sieťové napätie striedavého prúdu pre náš zdroj napájania by bolo 220 V AC, výstupné napätie bude 5 V DC s maximálnym výstupným prúdom 1 A. Pokúsime sa urobiť výstupné zvlnenie napätia čo najnižšie a máme vstupný tavný rezistor s výstupným ochranným obvodom proti prepätiu.

Komponenty požadované pre obvod 5V 1A SMPS

Č	Diely	Typ	Množstvo	Časť schematicky
1	4,7R	Rezistor	1	R1
2	39R	Rezistor	1	R10
3	56R, 1W	Rezistor	1	R9
4	100R	Rezistor	2	R7, R6
5	220R	Rezistor	1	R5
6	100 tis	Rezistor	1	R2
7	560K, 1W	Rezistor	2	R3, R4
8	1N4007	Dióda	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Dióda	1	D6
10	1N5819	Dióda	1	D1
11	1N4148	Dióda	1	D7
12	103,50 V	Kondenzátor		C4
13	102, 1 KV	Kondenzátor	2	C3
14	10uF, 400V	Kondenzátor	1	C1
15	100uF, 16V	Kondenzátor	1	C6
16	470uF	Kondenzátor	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Kondenzátor	1	C5
18	3,3uH, 2,66A	Induktor	1	L2
19	2SC945	Tranzistor	1	T1
20	C5353	Tranzistor	1	Q1
21	PC817	Optočlen	1	OK1
22	TL431CLP	Referencia napätia	1	VR1
23	10 tis	Trim Pot	1	R11
24	Skrutkový terminál	5 mm	2	S1, S2
25	1N5908	Dióda	1	D9
26	Transformátor	Z PC PSU	1	TR1

Schéma zapojenia SMPS 5V 1A

Nasledujúci obrázok zobrazuje schémy napájacieho zdroja 5V 1A SMPS, ktorý zostavíme v tomto návode.

Obvod som postavil na doske a po dokončení to vyzeralo takto.

Poďme pochopiť obvod rozdelením na mnoho funkčných blokov a pochopme každý blok.

Tavný odpor:

Po prvé, máme R1, ktorá slúži na dva účely. Po prvé, funguje ako taviteľný odpor. Po druhé, funguje ako odpor obmedzujúci prúd.

Mostový usmerňovač a filter:

Ďalej máme 1N4007 diód, D2, D3, D4, D5, z ktorých štyri tvoria mostíkový usmerňovač, spolu s filtračným kondenzátorom 10uF na prevod striedavého prúdu na jednosmerný prúd.

Vezmite prosím na vedomie, že som odstránil PI filter, pretože nebudem používať tento zdroj napájania okrem nabíjania batérie. Ak máte v úmysle použiť tento spôsob inak, je nevyhnutný EMI filter, môžete ho vždy vytiahnuť z rovnakého Zdroj. Ak si nie ste istí, čo je PI filter alebo ako funguje, môžete si pozrieť prepojený článok. Môžete si tiež pozrieť ďalšie návrhy na zníženie EMI v obvode SMPS, o ktorých sme už hovorili.

Štartovacie odpory:

R3 a R4 tvoria štartovacie rezistory, pri pripojení napájania sú štartovacie rezistory zodpovedné za napájanie základne primárneho spínacieho tranzistora, o rezistore sa budem baviť ďalej v článku .

Svorka obmedzujúca napätie kolektora:

Na obmedzenie kolektorového napätia primárneho spínacieho tranzistora Q1 tvoria C3, R2 a D6 svorkový obvod a toto je veľmi dobrý príklad použitia tlmiacej siete na zníženie špičkového napätia pri vypnutí a tlmenie zvonenia. Vo väčšine prípadov možno na určenie vhodných hodnôt pre tlmiace komponenty (Rs a Cs) použiť veľmi jednoduchú návrhovú techniku. V prípadoch, keď je potrebný optimálnejší dizajn, sa použije trochu zložitejší postup.

Primárny a pomocný spínací tranzistor:

Tranzistor Q1, C5353 je hlavný spínací tranzistor a T1 je pomocný spínací tranzistor v obvode. C4 a R5 tvoria primárny oscilátor, ktorý generuje hlavný spínací signál.

Spätná väzba a riadiaci obvod:

PC817 optočlen OK1 spolu s referenčnou napätia VR1 a dióda 4148 tvoria spätnú väzbu a riadiaci obvod iné rezistorové predstavuje v tejto časti pôsobí iba ako napäťový delič, obmedzovacieho odporu a filtračné kondenzátor. Okrem toho som pridal potenciometer R11 na orezanie napätia podľa požiadavky.

Transformátor, výstupný usmerňovač a filter:

Transformátor T1 je vyrobený z feromagnetického materiálu, ktorý nielen prevádza vysokonapäťové striedavé napätie na nízkonapäťové striedavé napätie, ale tiež poskytuje galvanické oddelenie. K dispozícii sú 4 vinutia v transformátore T1 Pin 1, 2, a 3, je sekundárne vinutie, Pin č 4, 5 je pomocné vinutie, kolík nie 6 a 7 je primárne vinutie.

Diódy D1 a D9 sú usmerňovacie diódy pre obvod. Kondenzátor C8 je zodpovedný za filtrovanie 12V a kondenzátor C6 a C7 spolu s L2 tvoria PI filter pre výstupnú časť.

Ochranný obvod proti prepätiu:

Na ochranu vášho aplikačného zariadenia pred poškodením je možné pridať ďalší ochranný obvod proti prepätiu. Je to veľmi jednoduchý obvod pozostávajúci z poistky a Zenerovej diódy, ako je to vidieť vyššie. Ak dôjde k stavu prepätia, Zenerova dióda vybuchne, čím tým vyhodíte do vzduchu rýchlu poistku.

Pracovný obvod SMPS 5V-1A

Teraz je to objasnené, poďme pochopiť, ako obvod funguje. Po pripojení napájania k obvodu sa sieťové napätie usmerní a prefiltruje usmerňovacími diódami a kondenzátorom. Potom dva spúšťacie odpory R3, R4 obmedzujú prúd na základňu tranzistora, preto sa primárny tranzistor mierne zapne, teraz prúdi malý prúd cez primárne vinutie transformátora, ktorým sú kolíky 6 a 7 tranzistora..

Toto malé množstvo prúdu napája pomocné vinutie, toto pomocné vinutie začne nabíjať kondenzátor C4 103pF cez odpor R5 220 Ohmov. Napätie na pomocnej strane je opäť spojené s kolektorom optočlenu usmerňovacou diódou 1N4148, toto napätie sa dostane z emitora optočlenu a rozdelí sa pomocou deliča napätia. Teraz sa kondenzátor C5 začne nabíjať 222PF Keď je tento kondenzátor nabitý na určitú úroveň, zapne sa pomocný tranzistor T1 a primárny tranzistor sa vypne a kondenzátor C5 sa vybije

A cyklus sa začne znovu opakovať, čím sa vygeneruje spínací signál. Akonáhle sa spustí proces spínania, napätie sa indukuje na sekundárnom transformátore zo sekundárneho obvodu a vytvorí sa spätnoväzbový obvod pomocou VR1 referenčnej hodnoty napätia Tl431, nastavením referenčného napätia môžeme nastaviť čas zapnutia a vypnutia pomocného tranzistora, teda môžeme riadiť výstupné napätie.

Budovanie obvodu SMPS

Pre túto ukážku je obvod skonštruovaný pomocou bodkovanej dosky pomocou schémy; Upozorňujeme, že na demonštrácii testujem obvod na svojej lavici, takže som nezahrnul veľa ochranných funkcií, ako je ochrana proti prepätiu a ochrana proti skratu. Ak toto používate na napájanie niečoho iného, ​​odporúča sa zapnúť tieto ochranné a filtračné obvody.

Vyššie uvedené testovacie nastavenie sa použilo na otestovanie obvodu, výstupné napätie napájacieho zdroja sa pomocou potenciometra upravilo na 5,1 V a jedná sa o napájací zdroj 1 A, takže dokáže vytiahnuť prúd 1 A v špičkových podmienkach.

Ako môžete vidieť na obrázku vyššie, na testovanie záťaže som použil niektoré rezistory ako záťaž, ktorá spotrebovala z nášho obvodu SMPS pri 5 V asi 1,157A. Kompletné testovacie video nájdete v spodnej časti tohto článku.

Vylepšenia návrhu obvodu SMPS 5V-1A

Existuje pomerne veľa vecí, ktoré je možné v tomto obvode vylepšiť, napríklad je možné pridať EMI filter na vstup, aby sa zlepšila EMI odozva tohto obvodu. Potom je možné pridať výstupnú nadprúdovú a skratovú ochranu, aby sa zlepšil celkový výkon obvodu. Na ochranu pred vstupným prepätím je tiež možné pridať ochranu proti prepätiu a prepätiu. A nakoniec, ak je obvod skonštruovaný na doske s plošnými spojmi, je možné drasticky vylepšiť odozvu EMI.

Dúfam, že ste pochopili návod a naučili sa, ako zostaviť svoje obvody SMPS. Ak máte akékoľvek otázky, nechajte ich v časti s komentármi nižšie alebo použite ďalšie fóra v našom fóre.