Basiswerk
Dus dit ding werkt door energie op te slaan en te dumpen. Anders dan andere converters die gewoon stroom door een transformator passeren, slaat deze eerst de energie op in de kern wanneer de schakelaar is ingeschakeld en wanneer deze wordt uitgeschakeld, gooit het al die opgeslagen energie naar de output.
Wat gebeurt er stap voor stap?
Mains AC komt binnen, wordt verholpen en gefilterd:
We hebben het net AC, toch? Het gaat door een bruggelijkrichter en wordt vervolgens omgezet in DC en dan maakt een grote condensator het glad.
De DC -spanning na rectificatie:
Vdc = √ (2) * vac - vdiode
Dus als we 230V AC hebben, geeft dit ding ons ongeveer 325V DC.
Schakelen en energieopslag:
UC2842 drijft een MOSFET-schakelaar aan (laten we zeggen IRF840 voor 230V-hoofdgaten) op een hoge frequentie, zoals 50-100 kHz.
Wanneer MOSFET is ingeschakeld, stroomt de stroom in de primaire wikkeling van de transformator en wordt vervolgens energie opgeslagen in de magnetische kern.
Energieafgifte en rectificatie van output:
Mosfet wordt uitgeschakeld en nu springt al die opgeslagen energie naar de secundaire kant.
Er is een snelle diode (UF4007, MUR460, enz.) Die deze corrigeert en een condensator gladstrijkt deze uit.
Nu hebben we een stabiele DC -uitvoer klaar voor gebruik.
Feedbackregeling en spanningsregeling:
We voelen de uitgangsspanning met behulp van een OptoCoupler en een TL431 -regulator.
De UC2842 past zijn duty -cyclus aan om de uitgangsspanning stabiel te houden.
Welke onderdelen hebben we nodig?
Hoofdspullen in het circuit:
- UC2842 PWM IC - voert de hele show uit en schakelt de MOSFET in.
- MOSFET - (zoals IRF840) schakelt de transformator in en uit.
- Flyback Transformer-Custom-Wound, Step-Down Voltage.
- Snelle diode - (UF4007, MUR460, enz.) Blokkeert omgekeerde spanning.
- Uitgangscondensator - Slaat lading op, filters uitvoer.
- Snubber Circuit-stopt hoogspanningspieken op MOSFET.
- OptoCoupler (PC817) - Isolaten en verzendt feedback.
- TL431 - regelt feedbackspanning.
Gedetailleerd werk
Nu verwijzend naar het UC2842 220V naar 12V SMPS Converter Circuit Diagram, duurt het 85V tot 265V AC, converteert het naar 12V DC op 4A. Dit is een geïsoleerde voeding met brede input, wat betekent dat de invoer en uitvoer volledig worden gescheiden door de transformator. Het is perfect voor adapters, batterijladers en SMP's met lage kracht.
Laten we dus kijken wat er stap voor stap in het circuit gebeurt.
AC tot DC -rectificatie en filteren
Eerst kregen we AC -net (85V tot 265V).
Dit gaat in een bruggelijkrichter (d_bridge) die AC omzet in pulserende DC.
Vervolgens maakt een grote condensator (C_IN, 180 µF) het glad en geeft ons DC -spanning (ergens tussen 120V DC tot 375V DC met betrekking tot ingang AC -spanning).
Formule voor DC -spanning na rectificatie:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
Voor 230V AC krijgen we 325V DC.
De UC2842 IC voeden
De UC2842 heeft ongeveer 10V tot 30V nodig om te worden uitgevoerd.
Het krijgt stroom door R_START (100kΩ) die de spanning van de hoogspannings DC laat vallen.
Dan zijn er d_bias (diode) en C_VCC (120 µF) die de spanning stabiel houdt op VCC -pin (pin 7).
Zodra UC2842 begint te schakelen, dan gebruiken ze zelfstenen met behulp van hulpwikkeling N_A.
Flyback Transformer -actie
Deze transformator is hier het grootste deel.
Het heeft drie wikkelingen:
Primaire wikkeling (N_P) - Verbonden met MOSFET -afvoer.
Auxiliary Winding (N_A) - Bevoegdheden UC2842 na het opstarten.
Secundaire Winding (N_S) - Biedt 12V -uitgang.
Wanneer de MOSFET (Q_SW) ingeschakeld wordt, stroomt de stroom door N_P -wikkeling en wordt energie in de kern opgeslagen.
Wanneer de MOSFET wordt uitgeschakeld, wordt deze opgeslagen energie in de secundaire wikkeling (N_S) ingedrukt en hier wordt deze verholpen door D_out.
Transformatorverhoudingen:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Dit betekent dat de secundaire spanning ongeveer 12V is en een hulpwikkelingsspanning voldoende is om UC2842 te laten draaien.
Feedback en regelgeving
De uitgangsspanning (12V DC) wordt waargenomen door een TL431 -programmeerbare referentie.
Het past de stroom aan via een optocoupler die feedback verzendt naar de VFB -pin van UC2842 (pin 2).
De UC2842 past de duty cyclus van de MOSFET aan om de uitgangsspanning stabiel te houden.
MOSFET -omschakeling en bescherming
De MOSFET (Q_SW) doet het schakelen met een hoge frequentie (~ 50-100 kHz).
Een poortweerstand (R_G 10Ω) regelt de poortaandrijfstroom.
Snubber -netwerk (D_CLAMP, C_SNUB, R_SNUB) absorbeert de meeste spanningspieken om de MOSFET te beschermen.
Een stroomdetectiebestand (R_CS, 0,75Ω) wordt gebruikt om piekstroom te beperken om schade te voorkomen.
Formule voor piekstroomlimiet:
I_peak = 1v / r_cs
Hier, r_cs = 0,75Ω, dus i_peak ≈ 1.33a.
Uitvoerrectificatie en filtering
Zodra de energie naar de secundaire wikkeling (N_S) gaat, gaat het door D_OUT, wat een snelle hersteldiode is.
C_OUT (2200 µF) gladstrijken de rimpelingen af, waardoor we een gestage 12V DC hebben.
R_led en r_tlbias helpt de TL431 te regelen.
Uitgangsrimpelspanningsformule:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Veiligheid en isolatie
De optocoupler (PC817 of equivalent) zorgt ervoor dat er geen directe verbinding is tussen de hoogspanningszijde en de laagspanningszijde.
Het Snubber -circuit beschermt het IC tegen spanningspieken.
De feedbacklus met TL431 zorgt ervoor dat de output stabiel en gereguleerd blijft.
Hoe we alles berekenen
Vermogensberekening:
Uitgangsvermogen:
Pout = vout * iout
Invoervermogen (inclusief verliezen):
Pin = pout / efficiëntie (ETA)
De efficiëntie is meestal ongeveer 75-85%.
Primaire zijde dingen:
DC -spanning na gelijkrichter:
Vdc = √ (2) * Vac - vdiode voor 230V AC, we krijgen 325V DC.
Primaire stroom:
IPrimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) Dmax is meestal 50-60%.
Wikkeling van de transformator:
Turn Ratio:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vdiode)
Primaire inductantie:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iPrimaryts
= 1 / FSW (FSW schakelt frequentie).
Uitvoercondensatorgrootte:
Condensatorwaarde op basis van rimpelspanning:
Cout = (ioout * dmax) / (fsw * vripple)
