Este conversor buck redutor converterá uma entrada de 220 Vca da fonte de alimentação para 5 V ou 12 V ou 24 Vcc com 90% de eficiência.
O conversor de buck proposto é um circuito SMPS usando o IC VIPer12A da STMicroelectronics .
O circuito usa um número insignificante de componentes externos, mas é capaz de operar diretamente da entrada CA da rede elétrica.
The Buck Converter Design
Olhando para o diagrama de circuito dado, 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 filtro LC para filtrar mais os cabos 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 processador PWM que, sozinho, realiza toda a conversão do dólar 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 24 V é obtida por meio de uma configuração de conversor Buck, enquanto a saída de 5 V via modo fly back.
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 giro apropriadas, onde N1 = 200 voltas e N2 = 60 voltas. Ambos são enrolados sobre um material de núcleo de ferrite PANASONIC ELC10D152E.
Os diodos Zener z1 e z2 são instalados para proteger as saídas contra sobretensões.
Um resistor de carga simulada 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, ele melhora soberbamente a resposta de regulação de tensão do circuito.
Os diodos retificadores fixados na saída são tipos 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.
Lista de peças para o circuito conversor de 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 16 V
- C3 = 1 μF, Capacitor eletrolítico de 25 V
- 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 = STMicroelectronics VIPer12ADIP
Projeto de PCB e layout de componentes do circuito conversor de buck SMPS explicado acima usando IC VIPer12A
O artigo completo pode ser encontrado Aqui
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