Construiește-ți propriile sm-uri ajustabile de 5v, 1a folosind o sursă de alimentare atx pentru computer

A S witch M odă P ower S upply (SMPS) este o parte indispensabilă a oricărui desen electronic. Se folosește pentru a converti AC de înaltă tensiune de rețea în DC de joasă tensiune și o face prin conversia mai întâi a rețelei de curent alternativ în DC de înaltă tensiune, apoi comutând DC de înaltă tensiune pentru a genera tensiunea dorită. Am realizat deja câteva circuite SMPS mai devreme, cum ar fi acest circuit SMPS de 5V 2A și circuitul SMPS de 12V 1A TNY268. Am construit chiar și propriul nostru transformator SMPS care ar putea fi folosit în proiectele noastre SMPS împreună cu IC-ul driverului.

Este posibil să nu-l observați, dar majoritatea produselor de uz casnic, cum ar fi încărcătorul mobil, încărcătorul pentru laptop, routerele Wi-Fi, necesită o sursă de alimentare în modul de comutare pentru a funcționa, iar cele mai multe dintre acestea sunt de 5V. Deci, având în vedere acest lucru, în acest articol, vă vom arăta cum puteți construi un circuit SMPS de 5V, 1A, recuperând piese dintr-o sursă de alimentare PC ATX veche.

Avertisment: Lucrul cu rețeaua de curent alternativ necesită abilități și supraveghere prealabile. Nu deschideți un SMPS vechi sau încercați să construiți unul nou fără experiență. Aveți grijă în jurul condensatoarelor încărcate și a cablurilor sub tensiune. Ați fost avertizat, continuați cu prudență și luați îndrumări de specialitate ori de câte ori este nevoie.

Considerații de proiectare pentru sursa de alimentare 5V 1A

Înainte de a continua mai departe, să clarificăm câteva dintre aspectele de bază ale proiectării și caracteristicile de protecție.

De ce ar trebui să construiți un circuit SMPS dintr-o sursă de alimentare a computerului?

Pentru mine este ieftin, apoi din nou ieftin este un cuvânt foarte scump, este literalmente gratuit. Puteți întreba cum? Doar vorbiți cu magazinele locale de service pentru computer, vă vor oferi gratuit cel puțin așa a fost cazul meu. De asemenea, întreabă-ți prietenii dacă au vreunul dintre cei rupți care stau în jur.

Construirea / procurarea transformatorului pentru circuit este cea mai importantă parte a oricărui design SMPS, dar această metodă evită complet acest pas prin salvarea transformatorului, de asemenea, vine cu o experiență de învățare foarte bună dacă sunteți un drogat electronic ca mine. Sursa mea de alimentare ATX după ce am recuperat piesele necesare sunt prezentate mai jos.

Cu acest design, puteți adăuga un potențiometru și puteți varia puțin tensiunea de ieșire. Acest lucru poate fi util în unele cazuri, iar cel mai interesant lucru despre circuit este că este realizat cu piese foarte generice, deci dacă ceva aruncă în aer găsirea și înlocuirea lor este o sarcină foarte ușoară.

Circuitele SMPS funcționează diferit în diferite condiții, dacă construiți acest circuit știind caracteristica intrare-ieșire reală vă poate ajuta să depanați circuitul dacă găsiți vreo problemă cu acesta.

Tensiune de intrare:

Deoarece tensiunea de intrare a alimentatorului standard PC este de 220V, circuitul nostru recuperat funcționează și pe această tensiune. Dar odată cu configurarea tabelului meu actual, voi încerca să acționez circuitul și cu o tensiune de intrare de 85V.

Tensiunea de ieșire:

Tensiunea de ieșire a circuitului este de 5V cu 1A de curent nominal, ceea ce înseamnă că acest circuit poate gestiona o putere de 5W. Acest circuit funcționează în modul de tensiune constantă, astfel încât tensiunea de ieșire ar trebui să rămână aproape aceeași, indiferent de curentul de sarcină.

Ripple de ieșire:

Transformatorul din acest circuit este fabricat de un producător profesionist, astfel încât să ne putem aștepta la o ondulație scăzută. De la construcția sa într-o placă punctată, ne putem aștepta la un pic mai mult decât de obicei.

Caracteristici de protecție:

În general, există mai multe modele de circuite de protecție SMPS, însă circuitul nostru este fabricat dintr-un alimentator PC vechi, astfel încât să putem adăuga sau scădea caracteristici de protecție conform cerințelor aplicației noastre finale. De asemenea, puteți verifica următoarele circuite de protecție pe care le construim mai devreme.

• Circuit de protecție la supratensiune
• Circuit de protecție la polaritate inversă
• Circuit de protecție la scurtcircuit
• Protecție la curent de intrare

Voi folosi acest circuit pentru a-mi alimenta proiectele IoT. Așa că am decis să merg cu o caracteristică minimă de protecție, care este un rezistor fuzibil la intrare și un circuit de protecție la supratensiune la secțiunea de ieșire.

Deci, pentru a rezuma, tensiunea de rețea AC pentru sursa noastră de alimentare ar fi de 220V AC, tensiunea de ieșire va fi de 5V DC cu 1A de curent maxim de ieșire. Vom încerca să facem ca tensiunea de ondulare a ieșirii să fie cât mai redusă posibil și avem un rezistor fuzibil de intrare cu un circuit de protecție la supratensiune de ieșire.

Componente necesare pentru circuitul SMPS de 5V 1A

Sl. Nu	Părți	Tip	Cantitate	Parte în schematică
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	100K	Rezistor	1	R2
7	560K, 1W	Rezistor	2	R3, R4
8	1N4007	Diodă	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diodă	1	D6
10	1N5819	Diodă	1	D1
11	1N4148	Diodă	1	D7
12	103,50V	Condensator		C4
13	102, 1KV	Condensator	2	C3
14	10uF, 400V	Condensator	1	C1
15	100uF, 16V	Condensator	1	C6
16	470uF	Condensator	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Condensator	1	C5
18	3,3 uH, 2,66A	Inductor	1	L2
19	2SC945	Tranzistor	1	T1
20	C5353	Tranzistor	1	Q1
21	PC817	Optocuplator	1	OK1
22	TL431CLP	Referință tensiune	1	VR1
23	10K	Tăiați oala	1	R11
24	Terminal cu șurub	5mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diodă	1	D9
26	Transformator	Din PC PSU	1	TR1

Diagrama circuitului SMPS de 5V 1A

Imaginea de mai jos prezintă schemele sursei de alimentare 5V 1A SMPS pe care le vom construi în acest tutorial.

Am construit circuitul pe o placă de calcul și a arătat așa când a fost finalizat.

Să înțelegem circuitul împărțindu-l în mai multe blocuri funcționale și să înțelegem fiecare bloc.

Rezistorul fuzibil:

În primul rând, avem R1 care are două scopuri. În primul rând, acționează ca un rezistor fuzibil. În al doilea rând, acționează ca un rezistor care limitează curentul.

Redresorul de pod și filtrul:

Apoi, avem diode 1N4007, D2, D3, D4, D5, dintre care patru formează redresorul de punte, împreună cu un condensator de filtru de 10uF pentru a converti AC în CC.

Vă rugăm să rețineți că am eliminat filtrul PI, deoarece nu voi folosi această sursă de alimentare decât să încărcați o baterie, dacă intenționați să utilizați acest alt mod, este necesar un filtru EMI, îl puteți scoate întotdeauna alimentare electrică. Dacă nu sunteți sigur ce este filtrul PI sau cum funcționează, puteți consulta articolul legat. De asemenea, puteți verifica alte modele pentru a reduce EMI în circuitul SMPS despre care am discutat mai devreme.

Rezistențele de pornire:

R3 și R4 formează rezistențele de pornire, atunci când se aplică puterea, rezistențele de pornire sunt responsabile pentru alimentarea bazei tranzistorului principal de comutare. Voi discuta mai multe despre rezistor mai târziu în articol .

Clema de limitare a tensiunii colectorului:

Pentru a limita tensiunea colectorului tranzistorului principal de comutare Q1 C3, R2 și D6 formează un circuit de prindere, acesta este un foarte bun exemplu de utilizare a unei rețele snubber pentru a reduce tensiunea de vârf la oprire și pentru a amortiza soneria. În majoritatea cazurilor, o tehnică de proiectare foarte simplă poate fi utilizată pentru a determina valorile adecvate pentru componentele snubber (Rs și Cs). În acele cazuri în care este nevoie de un design mai optim, se folosește o procedură ceva mai complexă.

Tranzistorul principal și auxiliar de comutare:

Tranzistorul Q1, C5353 este tranzistorul principal de comutare, iar T1 este tranzistorul auxiliar de comutare din circuit. C4 și R5 formează oscilatorul principal care generează semnalul principal de comutare.

Circuitul de feedback și control:

OK1 PC817 optocuplor împreună cu tensiune de referință VR1 și dioda 4148 formează circuitul de control al Feedback și alte cadouri rezistor în această porțiune acționează numai ca un divizor de tensiune, rezistor de limitare a curentului, și un condensator de filtrare. În afară de asta, am adăugat potențiometrul R11 pentru a reduce tensiunea conform cerințelor.

Transformator, redresor de ieșire și filtru:

Transformatorul T1 este fabricat dintr-un material feromagnetic, care nu numai că convertește tensiunea alternativă de înaltă tensiune într-o tensiune alternativă de joasă tensiune, dar oferă și izolare galvanică. Există 4 înfășurări în transformatorul T1 Pinul 1, 2 și 3 este înfășurarea secundară, Pinul nr. 4, 5 este înfășurarea auxiliară, pinul nr. 6 și 7 este înfășurarea primară.

Diodele D1 și D9 sunt diodele redresoare pentru circuit. Condensatorul C8 este responsabil pentru filtrarea 12V, iar condensatorul C6 și C7 împreună cu L2 formează filtrul PI pentru secțiunea de ieșire.

Circuit de protecție la supratensiune:

Un circuit suplimentar de protecție la supratensiune poate fi adăugat pentru a vă proteja dispozitivul de aplicație împotriva deteriorării, este un circuit foarte simplu format dintr-o siguranță și dioda Zener așa cum o puteți vedea mai sus Dacă apare o stare de supratensiune, dioda Zener va arunca în aer, astfel suflând siguranța cu suflare rapidă.

Circuitul SMPS 5V-1A funcționează

Acum, acest lucru este eliminat, să înțelegem cum funcționează circuitul. Când puterea este aplicată circuitului, rețeaua de curent alternativ este rectificată și filtrată de diode de rectificare și condensator. După aceea, cele două rezistențe de pornire R3, R4 limitează curentul la baza tranzistorului, de aceea tranzistorul primar pornește ușor, acum curge puțin curent prin înfășurarea primară a transformatorului, care este pinul 6 și 7 al tranzistorului..

Această cantitate mică de curent energizează înfășurarea auxiliară, această înfășurare auxiliară începe să încarce condensatorul 103pF C4 prin rezistorul R5 de 220 Ohmi. Din nou, tensiunea de pe partea auxiliară este conectată la colectorul optocuplatorului cu o diodă de rectificare 1N4148, această tensiune iese din emițătorul optocuplatorului și se împarte cu un divizor de tensiune. Acum, C5, condensatorul 222PF începe să se încarce Când acest condensator este încărcat la un anumit nivel, tranzistorul auxiliar T1 pornește și tranzistorul primar se oprește, iar condensatorul C5 se descarcă

Și ciclul începe să se repete încă o dată, astfel se generează un semnal de comutare. Odată ce începe procesul de comutare, tensiunea este indusă la secundarul transformatorului de la secundar, se realizează un circuit de feedback cu ajutorul VR1 referința tensiunii Tl431, prin ajustarea tensiunii de referință, putem seta timpul de pornire și oprire tranzistorului auxiliar, astfel putem controla tensiunea de ieșire.

Construirea circuitului SMPS

Pentru această demonstrație, circuitul este construit într-o placă punctată cu ajutorul schemei; Vă rugăm să rețineți că testez circuitul de pe banca mea pentru demonstrare, așa că nu am inclus multe caracteristici de protecție, cum ar fi protecția la supratensiune și protecția împotriva scurtcircuitului. Dacă utilizați acest lucru pentru a alimenta altceva, este recomandat circuitelor de protecție și filtrare activate.

Setarea de test de mai sus a fost utilizată pentru a testa circuitul, tensiunea de ieșire a sursei de alimentare a fost ajustată la 5,1V folosind potențiometrul și este o sursă de alimentare de 1A, astfel încât să poată trage curent de 1A în condiții de vârf.

După cum puteți vedea în imaginea de mai sus, pentru testarea cu sarcina, am folosit unele rezistențe ca o sarcină care a consumat aproximativ 1.157A din circuitul nostru SMPS la 5V. Videoclipul complet de testare poate fi găsit în partea de jos a acestui articol.

5V-1A Îmbunătățiri de proiectare a circuitelor SMPS

Există destul de multe lucruri care pot fi îmbunătățite în acest circuit, cum ar fi un filtru EMI care poate fi adăugat la intrare pentru a îmbunătăți răspunsul EMI al acestui circuit. Apoi se poate adăuga o protecție la supracurent de ieșire și la scurtcircuit pentru a îmbunătăți performanța generală a circuitului. De asemenea, se poate adăuga o protecție la supratensiune de intrare și la supratensiune pentru a o proteja de supratensiune de intrare. Și, în cele din urmă, dacă circuitul este construit într-o placă PCB, răspunsul EMI poate fi îmbunătățit drastic.

Sper că ați înțeles tutorialul și ați învățat cum să vă construiți circuitele SMPS. Dacă aveți întrebări, lăsați-le în secțiunea de comentarii de mai jos sau folosiți forumurile noastre pentru mai multe întrebări.