Βασική εργασία
Έτσι, αυτό το πράγμα λειτουργεί με την αποθήκευση και την απόρριψη ενέργειας. Διαφορετικά από τους άλλους μετατροπείς που περνούν μόνο η ισχύς μέσω ενός μετασχηματιστή, αυτός ο πρώτος αποθηκεύει ενέργεια στον πυρήνα όταν ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος και όταν σβήνει τότε ρίχνει όλα αυτά που αποθηκεύουν ενέργεια στην έξοδο.


Τι συμβαίνει βήμα προς βήμα;
Το Mains AC εισέρχεται, διορθώνεται και φιλτράρεται:
Πήραμε το Mains AC, έτσι; Πηγαίνει μέσα από έναν ανορθωτή γέφυρας, στη συνέχεια μετατρέπεται σε DC και στη συνέχεια ένας μεγάλος πυκνωτής το εξομαλύνει.
Η τάση DC μετά τη διόρθωση:
VDC = √ (2) * VAC - VDIODE
Έτσι, αν έχουμε 230V AC, τότε αυτό το πράγμα μας δίνει περίπου 325V DC.
Εναλλαγή και αποθήκευση ενέργειας:
Το UC2842 οδηγεί ένα διακόπτη MOSFET (ας πούμε IRF840 για 230V δίκτυα) σε κάποια υψηλή συχνότητα, όπως 50-100 kHz.
Όταν το MOSFET βρίσκεται στη συνέχεια ρεύματα ρέει στην κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή και στη συνέχεια η ενέργεια αποθηκεύεται στον μαγνητικό πυρήνα.
Απελευθέρωση ενέργειας και διόρθωση εξόδου:
Το MOSFET σβήνει και τώρα όλα αυτά τα αποθηκευμένα ενεργειακά άλματα στη δευτερεύουσα πλευρά.
Υπάρχει γρήγορη δίοδος (UF4007, Mur460, κλπ.) Αυτό το διορθώνει και ο πυκνωτής τον εξομαλύνει.
Τώρα έχουμε μια σταθερή έξοδο DC έτοιμη για χρήση.
Έλεγχος ανατροφοδότησης και ρύθμιση τάσης:
Αισθανόμαστε την τάση εξόδου χρησιμοποιώντας ένα optocoupler και έναν ρυθμιστή TL431.
Ο UC2842 ρυθμίζει τον κύκλο λειτουργίας του για να διατηρήσει σταθερή την τάση εξόδου.
Ποια μέρη χρειαζόμαστε;
Κύρια πράγματα στο κύκλωμα:
- UC2842 PWM IC - τρέχει ολόκληρη την παράσταση, αλλάζοντας το MOSFET.
- Το MOSFET - (όπως το IRF840) ενεργοποιεί και απενεργοποιεί τον μετασχηματιστή.
- Μετασχηματιστής flyback-Τάση προσαρμοσμένης, βήμα προς τα κάτω.
- Γρήγορη δίοδος - (UF4007, Mur460, κλπ.) Αποκλείει την αντίστροφη τάση.
- Πυκνωτής εξόδου - αποθήκευση φόρτισης, φίλτρα εξόδου.
- Circuit Snubber-Σταματά τις αιχμές υψηλής τάσης στο MOSFET.
- OptoCoupler (PC817) - Απομόνωση και στέλνει ανατροφοδότηση.
- TL431 - Έλεγχοι Τάση ανάδρασης.
Λεπτομερής εργασία

Τώρα αναφερόμενος στο διάγραμμα κυκλώματος μετατροπέα UC2842 220V έως 12V SMPS, χρειάζεται 85V έως 265V AC, το μετατρέπει σε 12V DC στο 4α. Πρόκειται για μια απομονωμένη τροφοδοσία ευρείας εισόδου, που σημαίνει ότι η είσοδος και η έξοδος διαχωρίζονται πλήρως από τον μετασχηματιστή. Είναι ιδανικό για προσαρμογείς, φορτιστές μπαταριών και SMP χαμηλής ισχύος.
Ας δούμε λοιπόν τι συμβαίνει στο κύκλωμα βήμα προς βήμα.
AC σε διόρθωση και φιλτράρισμα DC
Πρώτα πήραμε το AC (85V έως 265V).
Αυτό πηγαίνει σε έναν ανορθωτή γέφυρας (D_Bridge) που μετατρέπει το AC σε παλμικό DC.
Στη συνέχεια, ένας μεγάλος πυκνωτής (C_IN, 180μF) τον εξομαλύνει και μας δίνει τάση DC (κάπου μεταξύ 120V DC έως 375V DC όσον αφορά την τάση AC εισόδου).
Τύπος για την τάση DC μετά τη διόρθωση:
V_dc = √ (2) × v_ac - v_diode
Για το 230V AC, παίρνουμε 325V DC.
Τροφοδοτώντας το UC2842 IC
Το UC2842 χρειάζεται περίπου 10V έως 30V για να τρέξει.
Παίρνει ενέργεια μέσω του R_START (100kΩ) που μειώνει την τάση από το DC υψηλής τάσης.
Στη συνέχεια, υπάρχουν d_bias (δίοδος) και C_VCC (120μF) που διατηρεί τη σταθερή τάση σε ακροδέκτη VCC (ακροδέκτης 7).
Μόλις αρχίσει να αλλάζει το UC2842, τότε αυτο-εφαρμόζουν χρησιμοποιώντας βοηθητική περιέλιξη N_A.
Δράση μετασχηματιστή Flyback
Αυτός ο μετασχηματιστής είναι το κύριο μέρος εδώ.
Έχει τρεις περιελίξεις:
Πρωτογενής περιέλιξη (N_P) - συνδεδεμένη με αποστράγγιση MOSFET.
Βοηθητική περιέλιξη (N_A) - Εξουσίες UC2842 μετά την εκκίνηση.
Δευτερεύουσα περιέλιξη (N_S) - Παρέχει έξοδο 12V.
Όταν το MOSFET (Q_SW) ενεργοποιηθεί, τότε ρέει το ρεύμα μέσω της περιέλιξης N_P και της ενέργειας αποθηκεύεται στον πυρήνα.
Όταν το MOSFET σβήνει τότε αυτή η αποθηκευμένη ενέργεια ωθείται στη δευτερεύουσα περιέλιξη (N_S) και εδώ διορθώνεται από το D_out.
Αναλογίες μετασχηματιστή:
N_P: N_S = 10: 1
N_P: N_A = 10: 1
Αυτό σημαίνει ότι η δευτερεύουσα τάση είναι περίπου 12V και η βοηθητική τάση περιέλιξης είναι αρκετή για να διατηρηθεί η λειτουργία UC2842.
Ανατροφοδότηση και ρύθμιση
Η τάση εξόδου (12V DC) ανιχνεύεται με προγραμματιζόμενη αναφορά TL431.
Ρυθμίζει το ρεύμα μέσω ενός OptoCoupler που στέλνει ανατροφοδότηση στον ακροδέκτη VFB του UC2842 (PIN 2).
Το UC2842 ρυθμίζει τον κύκλο λειτουργίας του MOSFET για να διατηρήσει σταθερή την τάση εξόδου.
Μεταγωγή και προστασία MOSFET
Το MOSFET (Q_SW) κάνει την αλλαγή σε υψηλή συχνότητα (~ 50-100kHz).
Μια αντίσταση πύλης (R_G 10ω) ελέγχει το ρεύμα της μονάδας πύλης.
Το Snubber Network (D_Clamp, C_SNUB, R_SNUB) απορροφά τα περισσότερα από τα αιχμές τάσης για την προστασία του MOSFET.
Χρησιμοποιείται μια αντίσταση ανίχνευσης ρεύματος (R_CS, 0.75Ω) για τον περιορισμό του ρεύματος αιχμής για να αποφευχθεί η βλάβη.
Τύπος για το όριο ρεύματος αιχμής:
I_peak = 1V / r_cs
Εδώ, r_cs = 0.75Ω, έτσι i_peak ≈ 1.33a.
Διόρθωση και φιλτράρισμα εξόδου
Μόλις η ενέργεια μετακινηθεί στη δευτερεύουσα περιέλιξη (N_S), τότε περνάει από το D_out που είναι μια γρήγορη δίοδος ανάκτησης.
Το C_OUT (2200μF) εξομαλύνει τις κυματισμούς, δίνοντάς μας ένα σταθερό 12V DC.
R_LED και R_TLBIAS βοηθά στον έλεγχο του TL431.
Έξοδος Τάση Ripple:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Ασφάλεια και απομόνωση
Το OptoCoupler (PC817 ή ισοδύναμο) εξασφαλίζει ότι δεν υπάρχει άμεση σύνδεση μεταξύ της πλευράς υψηλής τάσης και της πλευράς χαμηλής τάσης.
Το κύκλωμα snubber προστατεύει το IC έναντι αιχμών τάσης.
Ο βρόχος ανατροφοδότησης με TL431 εξασφαλίζει ότι η έξοδος παραμένει σταθερή και ρυθμισμένη.
Πώς υπολογίζουμε τα πάντα
Υπολογισμός ισχύος:
Ισχύς εξόδου:
Pout = vout * iout
Ισχύς εισόδου (συμπεριλαμβανομένων των ζημιών):
Pin = pout / απόδοση (ETA)
Η αποτελεσματικότητα είναι περίπου 75-85% συνήθως.
Πρωτογενή πλευρική πράγματα:
Τάση DC μετά τον ανορθωτή:
VDC = √ (2) * VAC - VDIODE για 230V AC, παίρνουμε 325V DC.
Πρωτογενές ρεύμα:
IPrimary = (2 * pin) / (VDC * DMAX) Το DMAX είναι συνήθως 50-60%.
Υπολογισμός περιέλιξης μετασχηματιστή:
Αναλογία στροφών:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vdiode)
Πρωτογενής επαγωγή:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iPrimaryts
= 1 / FSW (FSW είναι συχνότητα μεταγωγής).
Μέγεθος πυκνωτή εξόδου:
Τιμή πυκνωτή με βάση την τάση κυματισμού:
Cout = (iout * dmax) / (fsw * vripple)