Circuito Conversor Buck de 5V, 12V SMPS 220V

Este conversor buck abaixador converterá uma entrada de 220 V CA da fonte de alimentação para 5 V ou 12 V ou 24 V CC com 90% de eficiência.

O conversor buck proposto é um circuito SMPS usando o IC VIPer12A da STMicroeletrônica.

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Circuito Conversor Buck de 5V, 12V SMPS 220V 9

O circuito usa um número insignificante de componentes externos, mas é capaz de operar diretamente da entrada CA da rede elétrica.

O projeto do conversor Buck

Observando o diagrama de circuito fornecido, vemos que o estágio de entrada incorpora um resistor limitador de surto que atua como um fusível, um diodo para retificar a CA e uma rede de filtros LC para filtragem adicional das ondulações CC.

O filtro LC empregado aqui garante melhor estabilização DC e resposta EMI aprimorada.

O capacitor Cin1 pode ser introduzido para reforçar ainda mais a funcionalidade EMI.

O IC VIPer12A torna-se o principal dispositivo de processador PWM que executa sozinho toda a conversão de buck no circuito.

Principais características

As principais especificações da configuração podem ser entendidas da seguinte forma:

  • Tensão de entrada AC Vinac 80 – 285Vac
  • Corrente de saída Iout 30mA
  • Corrente de saída Iout 250mA
  • Tensão de saída Vout1 +24±10%V
  • Tensão de saída Vout2 +5V±5%
  • Frequência de comutação 60 kHz
  • Potência de saída ~ 1W

Como funciona

O circuito facilita duas saídas, a saída de 24V é obtida através de uma configuração de conversor buck enquanto a saída de 5V via modo flyback.

A tensão de feedback para o IC é adquirida de Vout1 para a regulação necessária da saída, esta alimentação também é aplicada ao pino IC Vdd.

A fiação acima torna-se possível usando um único diodo de alta tensão e apenas um capacitor, para ser preciso D1 e C3, tornando as conexões e custos muito mais simples.

O indutor L empregado consiste em dois enrolamentos que são acoplados um ao outro sobre um núcleo de ferrite comum.

Os enrolamentos são feitos através de relações de espiras apropriadas, onde N1 = 200 espiras e N2 = 60 espiras. Ambos são enrolados sobre um material de núcleo de ferrite PANASONIC ELC10D152E.

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Circuito Conversor Buck de 5V, 12V SMPS 220V 10

Os diodos Zener z1 e z2 são instalados para proteger as saídas contra sobretensões.

Um resistor de carga fictício é fixado em Vout1 para que a regulação apropriada possa ser executada em ambas as saídas durante situações de carga aberta.

Embora a adição do resistor acima afete um pouco a eficiência, melhora soberbamente a resposta de regulação de tensão do circuito.

Os diodos retificadores fixados na saída são do tipo de recuperação rápida de resposta rápida. D1 é um diodo de alta tensão, pois pode estar sujeito a altas tensões reversas fornecidas pela tensão do barramento CC…… D2 é um diodo normal.

Circuito Conversor Buck de 5V, 12V SMPS 220V

Lista de peças para o circuito conversor buck SMPS simples proposto:

  • Rr = 10W 1/2W
  • Rf = 10KW 1/4W
  • R(carga) = 4,7kW 1/4W
  • Cin = 4,7 μF, capacitor eletrolítico de 450 V
  • C1 = 33 μF, capacitor eletrolítico de 50 V
  • C2 = 100 μF, capacitor eletrolítico de 16V
  • C3 = 1 μF, 25V capacitor eletrolítico
  • C4 = 22 nF Capacitor de cerâmica
  • Dr = Diodo 1N4007
  • D1 = Diodo BA159 (rápido)
  • D2 = Diodo 1N4148 (rápido)
  • D3 = Diodo 1N4004
  • Dz = 22V Zener
  • Dz1 = 27V Zener
  • Dz2 = 5,6V Zener
  • L 1 = 0,5 mH
  • Lf = 470 μH Indutor
  • IC1 = STMicroeletrônica VIPer12ADIP

Projeto de PCB e Layout de Componentes do circuito conversor buck SMPS explicado acima usando IC VIPer12A

Projeto de PCB do conversor Buck de 5V, 12V

O artigo completo pode ser encontrado aqui

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FONTE


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