Trabalho básico
Então, essa coisa funciona armazenando e despejando energia. Diferente de outros conversores que passam a energia através de um transformador, este primeiro armazena energia no núcleo quando o interruptor está ligado e, quando desliga, ele lança toda a energia armazenada na saída.
O que acontece passo a passo?
Mains AC entra, é corrigido e filtrado:
Temos a rede elétrica, certo? Ele passa por um retificador de ponte, depois se transforma em DC e, em seguida, um grande capacitor suaviza -o.
A tensão CC após a retificação:
Vdc = √ (2) * vac - vdiode
Então, se obtivemos 230v AC, essa coisa nos dará aproximadamente 325V DC.
Comutação e armazenamento de energia:
O UC2842 aciona um interruptor MOSFET (digamos IRF840 para rede elétrica de 230V) em alguma frequência, como 50-100 kHz.
Quando o MOSFET está ligado, os fluxos de corrente no enrolamento primário do transformador e subsequentemente a energia são armazenados no núcleo magnético.
Liberação de energia e retificação de saída:
Mosfet desliga e agora toda a energia armazenada salta para o lado secundário.
Há um diodo rápido (UF4007, MUR460, etc.) que o retifica e um capacitor o suaviza.
Agora temos uma saída CC estável pronta para uso.
Controle de feedback e regulamentação de tensão:
Sentimos a tensão de saída usando um regulador optocouplador e um regulador TL431.
O UC2842 ajusta seu ciclo de trabalho para manter a tensão de saída estável.
Que partes precisamos?
Coisas principais no circuito:
- UC2842 PWM IC - executa todo o show, trocando o MOSFET.
- MOSFET - (como o IRF840) liga e desativam o transformador.
- Transformador Flyback-tensão de desbaste personalizada.
- Diodo rápido - (UF4007, MUR460, etc.) bloqueia a tensão reversa.
- Capacitor de saída - armazena a carga, filtra a saída.
- Circuito de amortecedor-interrompe picos de alta tensão no MOSFET.
- Optocoupler (PC817) - Isolados e envia feedback.
- TL431 - Controla a tensão de feedback.
Trabalho detalhado
Agora, referindo -se ao diagrama de circuito do conversor SMPS UC2842 220V a 12V, é preciso 85V a 265V CA, converte -o em 12V DC em 4A. Esta é uma fonte de alimentação isolada de entrada ampla, o que significa que a entrada e a saída são totalmente separadas pelo transformador. É perfeito para adaptadores, carregadores de bateria e SMPs de baixa potência.
Então, vamos ver o que está acontecendo no circuito passo a passo.
AC para retificação e filtragem de CC
Primeiro, obtivemos a rede elétrica (85V a 265V).
Isso entra em um retificador de ponte (d_bridge) que converte CA em CC pulsante.
Em seguida, um grande capacitor (c_in, 180µF) o sugere e nos dá tensão CC (em algum lugar entre 120V DC e 375V DC com relação à tensão CA de entrada).
Fórmula para tensão CC após a retificação:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
Para 230V AC, obtemos 325V DC.
Alimentando o UC2842 IC
O UC2842 precisa de 10V a 30V para ser executado.
Ele obtém energia através do r_start (100kΩ), que cai a tensão do CC de alta tensão.
Depois, há d_bias (diodo) e c_vcc (120µF), que mantém a tensão estável no pino VCC (pino 7).
Depois que o UC2842 começa a alternar, ele se auto-powers usando o enrolamento auxiliar N_A.
Ação do transformador Flyback
Este transformador é a parte principal aqui.
Tem três enrolamentos:
Enrolamento primário (N_P) - conectado ao dreno MOSFET.
Enrolamento auxiliar (n_a) - poderes uc2842 após startup.
Winding Secundário (N_S) - fornece saída de 12V.
Quando o MOSFET (Q_SW) acende, a corrente flui através do enrolamento N_P e a energia é armazenada no núcleo.
Quando o MOSFET desligar, essa energia armazenada é empurrada para o enrolamento secundário (N_S) e aqui é corrigido por d_out.
Taxas de transformador:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Isso significa que a tensão secundária é de cerca de 12V e a tensão de enrolamento auxiliar é suficiente para manter o UC2842 funcionando.
Feedback e regulamentação
A tensão de saída (12V DC) é detectada por uma referência programável TL431.
Ele ajusta a corrente através de um optocuplário que envia feedback ao pino VFB da UC2842 (pino 2).
O UC2842 ajusta o ciclo de trabalho do MOSFET para manter a tensão de saída estável.
Comutação e proteção MOSFET
O MOSFET (Q_SW) faz a comutação em uma alta frequência (~ 50-100kHz).
Um resistor de portão (R_G 10Ω) controla a corrente de acionamento da porta.
A Rede de Assumiação (D_CLAMP, C_SNUB, R_SNUB) absorve a maioria dos picos de tensão para proteger o MOSFET.
Um resistor de detecção de corrente (R_CS, 0,75Ω) é usado para limitar a corrente de pico para evitar danos.
Fórmula para o limite de pico de corrente:
I_peak = 1v / r_cs
Aqui, r_cs = 0,75Ω, então i_peak ≈ 1.33a.
Retificação e filtragem de saída
Uma vez que a energia se move para o enrolamento secundário (N_S), ela passa por D_OUT, que é um diodo de recuperação rápido.
C_OUT (2200µF) suaviza as ondulações, dando -nos um DC de 12V constante.
R_led e r_tlbias ajudam a controlar o TL431.
Fórmula de tensão da ondulação de saída:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Segurança e isolamento
O optocoupler (PC817 ou equivalente) garante que não haja conexão direta entre o lado de alta tensão e o lado de baixa tensão.
O circuito amortecedor protege o IC contra picos de tensão.
O loop de feedback com TL431 garante que a saída permaneça estável e regulamentada.
Como calculamos tudo
Cálculo de potência:
Potência de saída:
Pout = Vout * iout
Poder de entrada (incluindo perdas):
Pino = bico / eficiência (eta)
A eficiência é de cerca de 75-85% geralmente.
Coisas do lado primário:
Tensão CC após retificador:
VDC = √ (2) * VAC - VDiode para 230V AC, obtemos 325V DC.
Corrente primária:
IPrimary = (2 * pino) / (VDC * dmax) DMAX é geralmente 50-60%.
Cálculo do enrolamento do transformador:
Turns Ratio:
NPRI / NSEC = (VDC * DMAX) / (VOUT + VDIODE)
Indutância primária:
LPrimary = (VDC * dmax * ts) / iPrimaryts
= 1 / FSW (FSW é frequência de comutação).
Tamanho do capacitor de saída:
Valor do capacitor com base na tensão da ondulação:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)
