2 Circuito SMPS Compacto de 12 V 2 Amp para Driver de LED

Nesta postagem, discutimos de forma abrangente um circuito SMPS simples de 2 12 V 2 A usando o IC UC2842. Nós estudamos um projeto de flyback de 2 A avaliando várias fórmulas, que fornecem os detalhes de seleção exata para o enrolamento do transformador e as especificações das peças.

Design # 1: Introdução

O primeiro projeto é baseado no versátil IC VIPer53-E.

O VIPer53-E é construído com um controlador PWM de modo de corrente aprimorado que possui um MDMesh ™ Power MOSFET de alta tensão dentro do mesmo pacote. O VIPer53-E pode ser encontrado em alguns pacotes distintos, DIP8 e PowerSO-10. A placa de benchmark é, sem dúvida, uma fonte de alimentação off-line ampla que inclui o VIPer53-E projetado para regulação secundária operando o controlador PWM por meio de um opto- acoplador. A frequência de chaveamento é 100 kHz e a potência de saída geral é 24 W.

A seguir estão alguns dos principais recursos do IC:

Fonte de alimentação de propósito geral • SMPS baseado
• de controlo de modo de corrente, juntamente com a variável de limitação facilidade
• Eficiência em torno de um bom 75%
• saída é salvaguardada com uma protecção de curto-circuito e sobrecarga
• Sobre a temperatura também é controlada por meio de uma protecção de desligamento térmica embutido
• Está em conformidade com a especificação EN55022 Classe B EMI e padrões Blue Angel.

O diagrama de circuito do circuito proposto de 12 V 2 amp usando VIPer53-E pode ser testemunhado na imagem mostrada abaixo:

circuito proposto de 12 V 2 amp usando VIPer53 E

circuito proposto de 12 V 2 amp usando VIPer53 E 2

BAIXAR PCB COMPLETO E LISTA DE PEÇAS

As principais condições operacionais podem ser estudadas através da seguinte imagem:

condições operacionais

Detalhes do transformador:

Os detalhes do enrolamento do transformador do núcleo de ferrite para o circuito SMPS acima podem ser analisados ​​de acordo com os dados fornecidos na figura a seguir:

 

detalhes do enrolamento do transformador

Mais informações sobre o VIPer53-E podem ser estudadas neste artigo

Design # 2: Introdução

O próximo projeto é baseado no IC UC2842 da Texas Instruments , que também pode ser usado para construir um circuito SMPS de alto grau, de estado sólido e muito confiável, classificado em 12 V e com uma saída de corrente de 2 a 4 amperes.

O diagrama de circuito completo deste projeto pode ser visto na seguinte figura:

Circuito SMPS compacto de 12V e 2 ampères

Vamos tentar entender as funções e os pontos críticos de alguns dos principais componentes usados ​​neste circuito SMPS de 12 V 2 amperes:

Capacitor bruto de entrada Cin e tensão aparente mínima:

O capacitor bruto mostrado Cin pode ser incorporado usando um único ou alguns capacitores em paralelo, possivelmente usando um indutor através deles para eliminar o ruído gerado devido à condução em modo diferencial. O valor desse capacitor decide o nível de tensão bruta mínima.

Se um valor menor de Cin for usado para reduzir a tensão bruta mínima, pode resultar em aumento da corrente de pico primária, sobrecarregando os mosfets de comutação e também o transformador.

Ao contrário, manter o valor maior pode resultar em uma corrente de pico mais alta no mosfet e no trafo, o que também não é aceitável, portanto, um valor razoável, conforme indicado no diagrama, deve ser escolhido.
Isso pode ser feito usando a seguinte fórmula:

1590359989 401 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

Aqui, Vin (min) indica o valor RMS da tensão de entrada CA mínima que é cerca de 85 V RMS.

fLINE (min) denota a frequência do valor RMS acima que pode ser assumido como sendo 47Hz.

Com referência à equação acima, para atingir um valor mínimo de tensão em bruto de 75 V, com 85% de eficiência, o valor Cin deverá ser em torno de 126uF, em nosso protótipo 180uF foi considerado bom.

Calculando as relações de rotação do Tansformer:

Para começar com o cálculo do giro do transformador, a frequência de chaveamento mais favorável precisa ser encontrada.

Embora o IC UC2842 seja especificado para produzir uma frequência máxima de 500kHz, considerando todos os parâmetros viáveis ​​e relacionados à eficiência, foi decidido selecionar e definir o dispositivo em torno de 110kHz.

Isso permitiu que o projeto fosse razoavelmente bem balanceado em termos de tamanho do transformador, dimensão do filtro EMI e ainda manter as operações dentro das perdas toleráveis.

O termo Nps se refere ao primário do transformador e pode ser determinado dependendo da classificação do mosfet do driver usado junto com a classificação das especificações do diodo retificador secundário.

Para uma classificação de mosfet ideal, primeiro precisamos calcular a tensão de pico em massa com referência ao valor de tensão RMS máximo que é 265 V CA de entrada em nosso caso. Portanto, temos:

1590359989 647 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

Por uma questão de simplicidade e eficácia de custo, um mosfet IRFB9N65A avaliado em 650V foi selecionado para este protótipo de circuito smps de 2 A 12V.

Se considerarmos a tensão máxima de tensão no dreno mosfet em cerca de 80% de suas especificações, e tomando 30% como o pico de tensão permissível da fonte de entrada em massa máxima, a tensão de saída refletida resultante pode ser esperada ser inferior a 130 V, como expresso na seguinte equação:

1590359989 403 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

Portanto, para uma saída de 12 V, a relação máxima de rotação do transformador primário / secundário ou o NPS pode ser calculado conforme indicado na seguinte equação:

1590359989 480 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

Em nosso projeto, uma relação de espiras de Nps = 10 foi incorporada.

Este enrolamento deve ser calculado de forma que seja capaz de produzir uma tensão que pode ser um pouco maior que a especificação Vcc mínima do IC, para que o IC possa operar em ótimas condições e a estabilidade seja mantida em todo o circuito.

O enrolamento auxiliar Npa pode ser calculado conforme mostrado na seguinte fórmula:

1590359990 712 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

O enrolamento auxiliar no transformador é usado para polarização e fornecimento de alimentação operacional para o IC.

Agora, para o diodo de saída, o estresse de tensão sobre ele pode ser equivalente à tensão de saída e à alimentação de entrada refletida, conforme indicado abaixo:

1590359990 632 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

A fim de conter os picos de tensão devido ao fenômeno de “toque”, um diodo Schottky classificado com uma tensão de bloqueio de 60 V ou mais foi considerado necessário e empregado neste projeto.

Além disso, para evitar o fator de pico de corrente de alta tensão, este conversor flyback foi projetado para funcionar com um modo de condução contínua (CCM).

Calculando o Ciclo de Trabalho Máximo:

Conforme discutido no parágrafo acima, uma vez que calculamos o NPS do transformador, o ciclo de trabalho máximo exigido Dmax pode ser calculado por meio da função de transferência conforme alocado para conversores baseados em CCM, os detalhes podem ser testemunhados abaixo:

1590359990 501 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

Indutância do transformador e corrente de pico

Em nosso circuito smps 12V 2 amperes discutido, a indutância magnetizante Lp do transformador foi determinada de acordo com os parâmetros CCM. Neste exemplo, a indutância foi escolhida de forma que o conversor seja capaz de entrar na zona de trabalho do CCM com cerca de 10% da carga e usando a tensão bruta mínima para manter a ondulação de saída ao mais baixo.

1590359990 140 2 circuito compacto de 12v 2a smps para driver de

Para mais detalhes sobre as várias especificações técnicas e fórmulas, você pode estudar a folha de dados original aqui



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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