Rakenna oma 5v, 1a: n säädettävä smps käyttämällä kuollutta tietokoneen atx-virtalähdettä

S noita M oodi P assa S upply (SMPS) on välttämätön osa mitä tahansa sähköistä suunnittelua. Sitä käytetään muuntamaan verkkojännite suurjännitteeksi matalajännitteiseksi DC: ksi, ja se tekee sen muuntamalla ensin verkkovirta suurjännitteiseksi DC: ksi ja kytkemällä sitten suurjännite DC halutun jännitteen tuottamiseksi. Olemme jo tehneet muutaman SMPS-piirin aiemmin, kuten tämä 5V 2A SMPS -piiri ja 12V 1A TNY268 SMPS-piiri. Rakensimme jopa oman SMPS-muuntajan, jota voitaisiin käyttää SMPS-malleissamme yhdessä ohjaimen IC: n kanssa.

Et ehkä huomaa sitä, mutta suurin osa kotitaloustuotteista, kuten matkapuhelimen laturi, kannettavan laturi, Wi-Fi-reitittimet, tarvitsevat kytkentätilan virtalähteen toimiakseen, ja useimmat niistä ovat 5 V: n. Joten tässä mielessä tässä artikkelissa näytämme sinulle, kuinka voit rakentaa 5 V: n, 1 A: n SMPS-piirin pelastamalla osia vanhasta heitettävästä PC ATX -virtalähteestä.

Varoitus: Työskentely verkkovirralla vaatii ennakkotaitoja ja valvontaa. Älä avaa vanhaa SMPS: ää tai yritä rakentaa uutta ilman kokemusta. Ole varovainen ladattujen kondensaattorien ja jännitteisten johtojen ympärillä. Sinua on varoitettu, edetä varoen ja ota asiantuntija-apua missä tahansa.

Suunnittelunäkökohdat 5V 1A virtalähteelle

Ennen kuin jatkat, selvennetään joitain suunnittelun perustekijöitä ja suojausominaisuuksia.

Miksi sinun pitäisi rakentaa SMPS-piiri tietokoneen virtalähteestä?

Minulle se on halpaa, sitten taas halpa on erittäin kallis sana, se on kirjaimellisesti ilmainen. Voit kysyä miten? Keskustele vain paikallisten PC-huoltoliikkeiden kanssa, he antavat sen sinulle ilmaiseksi, ainakin niin oli minulle. Kysy myös ystäviltäsi, onko heillä jokin heistä rikki.

Muuntajan rakentaminen / hankkiminen piirille on tärkein osa SMPS-suunnittelua, mutta tämä menetelmä välttää tämän vaiheen kokonaan pelastamalla muuntajan, ja sillä on myös erittäin hyvä oppimiskokemus, jos olet elektroninen romu kuten minä. ATX-virtalähteeni tarvittavien osien poistamisen jälkeen on esitetty alla.

Tämän mallin avulla voit lisätä potentiometrin ja muuttaa lähtöjännitettä hieman. se voi olla hyödyllistä joissakin tapauksissa, ja mielenkiintoisinta piirissä on, että se on valmistettu hyvin yleisistä osista, joten jos jotain räjähtää, niiden löytäminen ja korvaaminen on erittäin helppo tehtävä.

SMPS-piirit toimivat eri tavoin eri olosuhteissa, jos rakennat tätä virtapiiriä tietäen, että todellinen tulo-lähtö-ominaisuus voi auttaa sinua virtapiirissä, jos löydät siinä ongelmia.

Tulojännite:

Koska tavallisen PC-virtalähteen tulojännite on 220 V, myös pelastettu piiri toimii tällä jännitteellä. Mutta nykyisellä pöytäasetuksellani yritän käyttää virtapiiriä myös 85 V: n tulojännitteellä.

Ulostulojännite:

Piirin lähtöjännite on 5 V, 1A: n virralla, mikä tarkoittaa, että tämä piiri pystyy käsittelemään 5 W: n tehon. Tämä piiri toimii vakiojännitetilassa, joten lähtöjännitteen tulisi pysyä melkein samana kuormavirrasta riippumatta.

Ulostulon aaltoilu:

Tämän piirin muuntaja on ammattimaisen valmistajan valmistama, joten voimme odottaa matalan aaltoilun. Sen rakentamisen jälkeen katkoviivalle voimme odottaa hieman enemmän aaltoilua kuin tavallisesti.

Suojausominaisuudet:

Yleensä SMPS- suojapiirejä on monia, mutta piirimme on valmistettu vanhasta PC-virtalähteestä, joten voimme lisätä tai vähentää suojausominaisuuksia lopullisen sovelluksemme vaatimusten mukaisesti. Voit myös tarkistaa seuraavat aiemmin rakentamamme suojapiirit.

• Ylijännitesuojapiiri
• Käänteisen napaisuuden suojapiiri
• Oikosulun suojapiiri
• Käynnistysvirran suojaus

Aion käyttää tätä piiriä IoT-projekteihini. Joten päätin käyttää vähimmäissuojaominaisuutta, joka on sulava vastus tulossa ja ylijännitesuojapiiri lähtöosassa.

Joten yhteenvetona voidaan todeta, että virtalähteemme vaihtovirtajännite olisi 220 V AC, lähtöjännite on 5 V DC ja 1 A: n maksimivirta. Yritämme tehdä lähdön aaltoilujännitteestä niin alhaisen kuin voimme ja meillä on tulo sulava vastus, jossa on ulostulon ylijännitesuojapiiri.

Tarvittavat komponentit 5V 1A SMPS -piirille

Sl. Ei	Osat	Tyyppi	Määrä	Osa kaaviossa
1	4.7R	Vastus	1	R1
2	39R	Vastus	1	R10
3	56R, 1W	Vastus	1	R9
4	100R	Vastus	2	R7, R6
5	220R	Vastus	1	R5
6	100 kt	Vastus	1	R2
7	560K, 1W	Vastus	2	R3, R4
8	1N4007	Diodi	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diodi	1	D6
10	1N5819	Diodi	1	D1
11	1N4148	Diodi	1	D7
12	103,50V	Kondensaattori		C4
13	102, 1KV	Kondensaattori	2	C3
14	10uF, 400V	Kondensaattori	1	C1
15	100uF, 16V	Kondensaattori	1	C6
16	470uF	Kondensaattori	2	C7, C8
17	222 pF, 50 V	Kondensaattori	1	C5
18	3,3 uH, 2,66A	Kela	1	L2
19	2SC945	Transistori	1	T1
20	C5353	Transistori	1	Q1
21	PC817	Optoeristin	1	OK 1
22	TL431CLP	Jänniteohje	1	VR1
23	10 kt	Trim Pot	1	R11
24	Ruuviliitin	5mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diodi	1	D9
26	Muuntaja	PC-virtalähteestä	1	TR1

5V 1A SMPS -piirikaavio

Alla olevassa kuvassa on 5 V 1A SMPS -virtalähteen kaaviot, jotka rakennamme tässä opetusohjelmassa.

Rakensin piirin leipälaudalle ja se näytti tältä, kun se valmistui.

Ymmärretään piiri jakamalla se monille toiminnallisille lohkoille ja ymmärretään jokainen lohko.

Sulava vastus:

Ensinnäkin meillä on R1, jolla on kaksi tarkoitusta. Ensinnäkin se toimii sulavana vastuksena. Toiseksi se toimii virtaa rajoittavana vastuksena.

Silta-tasasuuntaaja ja suodatin:

Seuraavaksi meillä on 1N4007 diodit D2, D3, D4, D5, joista neljä muodostaa sillan tasasuuntaajan, sekä 10uF-suodatinkondensaattori vaihtamaan vaihtovirta tasavirraksi.

Huomaa, että olen poistanut PI-suodattimen, koska en aio käyttää tätä virtalähdettä lukuun ottamatta akun lataamista. Jos aiot käyttää tätä muuta tapaa, EMI-suodatin on pakollinen, voit aina vetää sen pois samasta virtalähde. Jos et ole varma, mikä on PI-suodatin tai miten se toimii, voit tarkistaa linkitetyn artikkelin. Voit myös tarkistaa muita malleja EMI: n vähentämiseksi SMPS-piirissä, joista olemme aiemmin keskustelleet.

Käynnistysvastukset:

R3 ja R4 muodostavat käynnistysvastukset, kun tehoa käytetään, käynnistysvastukset ovat vastuussa ensisijaisen kytkentätransistorin pohjan virrasta, keskustelen lisää vastuksesta myöhemmin artikkelissa .

Keräimen jännitteen rajoitin:

Ensisijaisen kytkentätransistorin Q1 kollektorijännitteen rajoittamiseksi C3, R2 ja D6 muodostavat puristinpiirin, ja tämä on erittäin hyvä esimerkki snubber-verkon käyttämisestä huippujännitteen vähentämiseksi sammutuksessa ja vaimennettaessa soimista. Useimmissa tapauksissa hyvin yksinkertaista suunnittelutekniikkaa voidaan käyttää sopivan arvon määrittämiseen snubber-komponenteille (Rs ja Cs). Niissä tapauksissa, joissa tarvitaan optimaalisempaa suunnittelua, käytetään jonkin verran monimutkaisempaa menettelyä.

Ensisijainen ja apukytkentätransistori:

Transistori Q1, C5353 on tärkein kytkentätransistorin ja T1 on lisäkytkentäpistettä transistori piirissä. C4 ja R5 muodostavat ensiöoskillaattorin, joka tuottaa pääkytkentäsignaalin.

Palaute ja ohjauspiiri:

PC817 optoerotin OK1 yhdessä jännite viite VR1 ja diodin 4148 muodostaa palautetta ja Ohjauspiirin muita vastus esittelee Vain tämä osa toimii jännitteen jakaja, virtaa rajoittavan vastuksen, ja suotokondensaattorin. Muuten olen lisännyt potentiometrin R11 jännitteen trimmaamiseksi vaatimuksen mukaisesti.

Muuntaja, ulostulotasasuuntaaja ja suodatin:

Muuntaja T1 on valmistettu ferromagneettisesta materiaalista, joka paitsi muuntaa suurjännitteen AC matalajännitteiseksi AC: ksi myös tarjoaa galvaanisen eristyksen. Muuntajassa T1 on 4 käämiä Tapa 1, 2 ja 3 on toissijainen käämi, nasta nro 4, 5 on apukäämi, nastat 6 ja 7 on ensiökäämi.

Diodit D1 ja D9 ovat piirin tasasuuntausdiodit. Kondensaattori C8 on vastuussa 12 V: n suodattamisesta, ja kondensaattorit C6 ja C7 yhdessä L2: n kanssa muodostavat PI-suodattimen lähtöosaa varten.

Ylijännitesuojapiiri:

Ylimääräinen ylijännitesuojapiiri voidaan lisätä suojaamaan sovelluslaitteesi vahingoittumiselta. Se on hyvin yksinkertainen piiri, joka koostuu sulakkeesta ja Zener-diodista, kuten näet yllä. Jos ylijännitetilanne esiintyy, Zener-diodi räjähtää, joten räjäyttää nopean puhallussulakkeen sen kanssa.

5V-1A SMPS-piiri toimii

Nyt se on selvitetty, ymmärretään, miten piiri toimii. Kun virtaa syötetään piiriin, verkkovirta korjataan ja suodatetaan tasasuuntausdiodien ja kondensaattorin avulla. Sen jälkeen kaksi käynnistysvastusta R3, R4 rajoittaa virran transistorin pohjaan, siksi primääritransistori pääsee hieman päälle, nyt pieni virta virtaa muuntajan ensiökäämin läpi, joka on transistorin nastat 6 ja 7.

Tämä pieni virtamäärä virtaa apukäämin, tämä apukäämi alkaa ladata 103pF-kondensaattoria C4 220 ohmin vastuksen R5 kautta. Jälleen apupuolen jännite kytketään optoerottimen kollektoriin 1N4148 tasasuuntausdiodilla, tämä jännite pääsee optoerottimen emitteristä ja jaetaan jännitteenjakajaan. Nyt C5, 222PF-kondensaattori alkaa latautua Kun tämä kondensaattori ladataan tietylle tasolle, apitransistori T1 käynnistyy ja primaaritransistori sammuu ja kondensaattori C5 purkautuu

Ja sykli alkaa toistaa jälleen, jolloin muodostetaan kytkentäsignaali. Kun kytkentäprosessi alkaa, jännite indusoituu muuntajan toissijaiseen toissijaisesta. VR1: n avulla tehdään takaisinkytkentäpiiri Tl431-jänniteohjearvo, säätämällä referenssijännitettä, voimme asettaa käynnistys- ja sammutusajan aputransistorin, voimme siten ohjata lähtöjännitettä.

SMPS-piirin rakentaminen

Tätä esittelyä varten piiri on rakennettu katkoviivalle kaavion avulla; Huomaa, että testaan ​​piiriä penkillä esittelyä varten, joten en sisällyttänyt monia suojausominaisuuksia, kuten ylijännitesuojausta ja oikosulkusuojausta. Jos käytät tätä jonkin muun virran saamiseen, on suositeltavaa käyttää näitä suojaus- ja suodatinpiirejä.

Yllä olevaa testiasetusta käytettiin virtapiirin testaamiseen, virtalähteen lähtöjännite säädettiin 5,1 V: iin potentiometrillä ja se on 1 A: n virtalähde, jotta se voi vetää 1 A: n virtaa huippuolosuhteissa.

Kuten yllä olevasta kuvasta näet, käytin kuormituksen testaamiseen joitain vastuksia kuormana, joka kuluttaa noin 1,157A SMPS-piiriltämme 5 V: lla. Täydellinen testausvideo on tämän artikkelin alaosassa.

5V-1A SMPS-piirin suunnittelun parannukset

Tässä piirissä voidaan parantaa melkoisesti asioita, kuten sisääntuloon voidaan lisätä EMI-suodatin tämän piirin EMI-vasteen parantamiseksi. Sitten voidaan lisätä ulostulon ylivirta- ja oikosulkusuojaus piirin yleisen suorituskyvyn parantamiseksi. Myös tulon ylijännite- ja ylijännitesuoja voidaan lisätä suojaamaan sitä tulojännitteeltä. Ja lopuksi, jos piiri on rakennettu piirilevylle, EMI-vastetta voidaan parantaa huomattavasti.

Toivottavasti ymmärrät opetusohjelman ja opit rakentamaan SMPS-piirisi. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne alla olevaan kommenttiosioon tai käytä foorumeitamme lisää kysymyksiä varten.