Circuito de fonte de alimentação de comutação ajustável - 50 V, 2,5 Amps

O circuito de fonte de alimentação de comutação variável explicado é projetado em torno do dispositivo controlador de fonte de alimentação de modo de comutação integrado Tipo L4960 da SGS. As principais características deste regulador de comutação podem ser resumidas a partir dos seguintes dados:

Principais características

1. Faixa de tensão de entrada: 9-50 VDC
2. Tensão de saída variável de 5 a 40 V.
3. A corrente de saída máxima acessível é: 2,5 Amps.
4. A potência de saída mais alta possível é: 100 Watts.
5. Circuito de partida suave integrado.
6. Nível de referência interno estabilizado com margem de ± 4%
7. Funciona com um punhado de peças externas.
8. Fator de dever: 0-1.
9. Alta eficiência, tendo a até 90%.
10. Possui proteção contra sobrecarga térmica interna.
11. Inclui um limitador de corrente interno que garante proteção completa contra curto-circuito.

As especificações dos pinos do chip são mostradas na figura a seguir. O L4964 é envolto em um pacote exclusivo de 15 pinos, projetado para lidar com até 4 A.

O funcionamento do circuito integrado de partida suave e do limitador de corrente é destacado por meio dos desenhos de forma de onda mostrados abaixo, respectivamente.

O circuito de desligamento de sobretemperatura no L4960 é acionado assim que a temperatura da caixa do IC ultrapassa 125 ° C. Por questões de segurança, o circuito de fonte de alimentação comutada sugerido é recomendado com layout baseado em transformador.

A tensão de entrada CA para o PCB é adquirida do enrolamento secundário do transformador de rede, o que significa que a CC para o IC está no mínimo 3 V acima da tensão de saída necessária com a corrente de saída mais alta possível. É compreensível que o transformador seja essencialmente um modelo toroidal.

Descrição do circuito

Esquema Simplificado

Os diagramas de circuito acima exibem o projeto da seção CA do transformador da rede elétrica e a fonte de alimentação de comutação CC, correspondentemente. A tensão CA do lado secundário vai para as entradas individuais na placa de alimentação, enquanto a derivação central é conectada à linha de aterramento.

A tensão de entrada não regulada Ui para o IC vem através de um circuito retificador de onda completa composto de um par de diodos 3 A 1N5404, D1-D2, junto com um capacitor de filtro, Ct. O circuito que consiste em R1-C3-C4 destaca o ganho da malha de regulação fechada. Outro estágio do circuito usando C2-R2, é configurado para gerar frequência do oscilador de aproximadamente 100 kHz.

O capacitor C5 C5 na verdade tem duas funções: isso especifica o tempo da rampa de partida suave, conforme mostrado na imagem da forma de onda acima, e também a corrente média de curto-circuito. A entrada de feedback do L4962 é acoplada à junção do divisor de tensão de saída R3-R4. A tensão de saída, Uo, do L4960 é determinada usando os seguintes cálculos

Uo = 5,1 [(R 3 + R4) / R3] dado que Ui - Uo ≥ 3 V.

Observe que o valor mais baixo de Ui deve ser 9 V., podemos obter uma tensão de saída fixa de 5,1 V (± 4%) assim que R3 é removido e R4 alterado com um link curto. Se R3 for selecionado com um valor fixo de 5K6, R4 decide individualmente a tensão de saída:

Uo = 9 V: R4 = 4K3
Uo = 12 V: R4 = 7K6
Uo = 15 V: R4 = 10K
Uo = 18 V: R4 = 14K
Uo = 24 V: R4 = 20K

O projeto pode ser convertido em uma fonte de alimentação comutada variável usando R3 = 6K8 e atualizando R3 com um potenciômetro de 25K. O diodo D3 é incorporado para proteção do IC. Este retificador rápido restringe os picos negativos no lado da entrada do indutor a inofensivos 0,6 a 1 V para cada período de desligamento do transistor de saída interno do CI.

Se D3 não estivesse lá, faria com que o potencial do pino 7 do IC aumentasse perigosamente para muitos volts abaixo do potencial de terra. O indutor L1, juntamente com o diodo D3 e o capacitor C6 C7, atua como um conversor buck para regular a saída em um modo comutado, causando assim uma dissipação de calor muito menor em comparação com qualquer outro circuito IC linear, como LM338.

Construção

A trilha do PCB compacto e o layout do componente podem ser visualizados na imagem a seguir.

Montar a placa é realmente muito fácil. Comece escolhendo os resistores R3 e R4 conforme mencionado anteriormente. Primeiro monte as peças que estão ao redor do centro da pcb, como R1… R4 inclusive, bem como C2 C5.

Antes de começar a soldar as peças, certifique-se de que o regulador IC1 e o diodo de potência D1 estejam presos por meio de um parafuso / porca costas com costas sobre um único dissipador de calor comum, conforme comprovado na imagem do overlay do componente.

Lembre-se de manter o dissipador de calor eletricamente bem isolado da aba de metal do IC usando uma arruela de mica mais grossa e uma bucha de material plástico. Você possivelmente pode usar o tipo BYV28 para o diodo D3 .. Qualquer que seja o tipo de diodo selecionado, certifique-se de que o isolamento do microfone com um testador de continuidade!

Pressione os pinos ICI e D3 em seus orifícios PCB específicos para cima até que o dissipador de calor assente com firmeza sobre a superfície do PCB. Agora, solde os terminais e corte a parte indesejada restante dos terminais. Depois disso, instale o restante das peças, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 e D2.

Certifique-se de observar o diodo e a orientação e polaridade dos pinos dos capacitores eletrolíticos corretamente. Deve-se ter atenção excessiva para evitar qualquer tipo de chance de um curto-circuito no enrolamento do núcleo do choke com o dissipador de calor do IC. É aconselhável prender L1 usando um conjunto de porca e parafuso de náilon central.

Teste e Eficiência

Comece o procedimento de teste verificando a colocação, o isolamento e a direção de cada um dos componentes do PCB antes de conectar a placa aos fios laterais secundários do transformador.

Deve-se notar que esta fonte chaveada ajustável necessita de uma carga conectada na saída constantemente para funcionar de forma otimizada. Quando o SMPS é fornecido com 30 VAC e uma carga de 2 A ligada a uma tensão de saída de 5 V, a temperatura do dissipador de calor não deve exceder cerca de 60 ° C em temperatura ambiente.

A eficiência do circuito nessas circunstâncias pode ser estimada em cerca de 68%. A eficiência aumenta para 80% quando Uo = 10 V, 85% em Uo = 15 V, para 87% em Uo = 25 V, todos com carga nominal de 2 Amps.

Ficha de dados