Створіть свій власний регульований сигнал на 5В, 1а, використовуючи мертвий блок живлення ATX

S відьма М ода P Ауер S upply (SMPS) є невід'ємною частиною будь-якого електронного дизайну. Застосовується для перетворення змінного струму високої напруги в постійний струм низької напруги, і робить це, спочатку перетворюючи мережу змінного струму на високу напругу постійного струму, а потім перемикаючи високовольтний струм постійного струму для отримання необхідної напруги. Ми вже зробили кілька SMPS-схем раніше, як це схема 5V 2A SMPS і 12V 1A TNY268 SMPS-схема. Ми навіть побудували власний трансформатор SMPS, який можна було б використовувати в наших конструкціях SMPS разом з драйвером IC.

Ви можете цього не помітити, але більшість побутових виробів, таких як мобільний зарядний пристрій, зарядний пристрій для ноутбуків, Wi-Fi-маршрутизатори, потребують імпульсного джерела живлення для роботи, і більшість із них мають напругу 5 В. Отож, маючи це на увазі, у цій статті ми покажемо вам, як можна побудувати схему SMPS на 5 В, 1 А, відновлюючи деталі від старого джерела живлення ATX для ПК.

Попередження: робота з мережею змінного струму потребує попередніх навичок та контролю. Не відкривайте старий СМПС і не намагайтеся побудувати новий без досвіду. Будьте обережні з зарядженими конденсаторами та дротами під напругою. Вас попередили, будьте обережні та виконуйте експертні вказівки, де це потрібно.

Розміри конструкції для джерела живлення 5В 1А

Перш ніж продовжувати далі, давайте з’ясуємо деякі основні особливості розгляду конструкції та функції захисту.

Чому ви повинні будувати схему SMPS із джерела живлення комп’ютера?

Для мене це дешево, потім знову дешево - це дуже дороге слово, це буквально безкоштовно. Ви можете запитати, як це? Просто поговоріть із місцевими сервісними магазинами для ПК, вони дадуть вам це безкоштовно, принаймні так було для мене. Також поцікавтесь у своїх друзів, чи не лежить там хтось із цих зламаних.

Побудова / закупівля трансформатора для ланцюга є найважливішою частиною будь-якої конструкції SMPS, але цей метод повністю уникає цього кроку, пошкоджуючи трансформатор, а також він має дуже хороший досвід навчання, якщо ви електронний наркоман, як я. Моє джерело живлення ATX після усунення необхідних деталей показано нижче.

За допомогою цієї конструкції ви можете додати потенціометр і трохи змінити вихідну напругу. це може стати в нагоді в деяких випадках, і найцікавішим у схемі є те, що вона виконана з дуже загальними деталями, тому якщо щось підірве, знайти та замінити їх дуже легке завдання.

Схеми SMPS функціонують по-різному в різних умовах, якщо ви будуєте цю схему, знаючи фактичну характеристику вводу-виводу, це може допомогти вам налагодити схему, якщо ви виявите будь-яку проблему з нею.

Вхідна напруга:

Оскільки вхідна напруга стандартного блоку живлення для ПК становить 220 В, наш пошкоджений ланцюг також працює на цій напрузі. Але за моєї поточної установки таблиці я спробую також керувати ланцюгом з вхідною напругою 85 В.

Вихідна напруга:

Вихідна напруга схеми становить 5 В з 1 А номінального струму, що означає, що ця схема може обробляти потужність 5 Вт. Ця схема працює в режимі постійної напруги, тому вихідна напруга повинна залишатися майже однаковою незалежно від струму навантаження.

Вихідна пульсація:

Трансформатор у цій схемі виготовлений професійним виробником, тому ми можемо очікувати низької пульсації. З моменту його побудови в пунктирній дошці ми можемо очікувати трохи більшої пульсації, ніж зазвичай.

Особливості захисту:

Загалом, існує безліч конструкцій SMPS схем захисту, але наша схема виконана зі старого блоку живлення для ПК, тому ми можемо додавати або віднімати функції захисту відповідно до вимог останньої заявки. Ви також можете перевірити такі схеми захисту, які ми побудували раніше.

• Схема захисту від перенапруги
• Схема захисту від зворотної полярності
• Захист від короткого замикання
• Захист від пускового струму

Я буду використовувати цю схему для живлення своїх проектів IoT. Тому я вирішив вибрати функцію мінімального захисту, яка представляє собою плавкий резистор на вході та схему захисту від перенапруги на вихідній ділянці.

Отже, підсумовуючи, напруга мережі змінного струму для нашого джерела живлення буде 220 В змінного струму, вихідна напруга буде 5 В постійного струму з 1А максимального вихідного струму. Ми спробуємо зробити вихідну напругу пульсацій якомога нижчою, і ми маємо вхідний плавкий резистор із схемою захисту від перенапруги на виході.

Компоненти, необхідні для схеми SMPS 5В 1А

Сл	Частини	Тип	Кількість	Частина в схематичному
1	4.7R	Резистор	1	R1
2	39R	Резистор	1	R10
3	56R, 1W	Резистор	1	R9
4	100R	Резистор	2	R7, R6
5	220R	Резистор	1	R5
6	100 тис	Резистор	1	R2
7	560K, 1W	Резистор	2	R3, R4
8	1N4007	Діод	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Діод	1	D6
10	1N5819	Діод	1	D1
11	1N4148	Діод	1	D7
12	103,50В	Конденсатор		C4
13	102, 1КВ	Конденсатор	2	C3
14	10 мкФ, 400 В	Конденсатор	1	C1
15	100 мкФ, 16 В	Конденсатор	1	C6
16	470uF	Конденсатор	2	С7, С8
17	222pF, 50В	Конденсатор	1	C5
18	3,3 мкГн, 2,66 А	Індуктор	1	L2
19	2SC945	Транзистор	1	Т1
20	C5353	Транзистор	1	Q1
21	ПК817	Оптрон	1	OK1
22	TL431CLP	Посилання на напругу	1	VR1
23	10 тис	Обрізати горщик	1	R11
24	Гвинтовий термінал	5мм	2	S1, S2
25	1N5908	Діод	1	D9
26	Трансформатор	З блоку живлення ПК	1	TR1

Електрична схема 5V 1A SMPS

На малюнку нижче показано схеми джерела живлення SMPS 5V 1A, яке ми побудуємо в цьому посібнику.

Я побудував схему на макетній дошці, і вона виглядала так, коли завершилась.

Давайте розберемося в схемі, розбивши її на багато функціональних блоків, і давайте розберемося в кожному блоці.

Плавкий резистор:

По-перше, ми маємо R1, який служить для двох цілей. По-перше, він діє як плавкий резистор. По-друге, він діє як обмежувач струму резистор.

Мостовий випрямляч і фільтр:

Далі ми маємо діоди 1N4007, D2, D3, D4, D5, чотири з яких утворюють мостовий випрямляч, а також конденсатор фільтра 10 мкФ для перетворення змінного струму в постійний.

Зверніть увагу, що я вилучив PI-фільтр, оскільки я не буду використовувати цей блок живлення, крім заряджання акумулятора. Якщо ви збираєтеся використовувати інший спосіб, необхідний фільтр EMI, ви завжди можете витягнути його з того ж живлення. Якщо ви не впевнені, що таке PI-фільтр або як він працює, ви можете перевірити пов’язану статтю. Ви також можете перевірити інші конструкції для зменшення EMI в схемі SMPS, про які ми вже говорили раніше.

Пускові резистори:

R3 і R4 утворюють пускові резистори, коли подається живлення, пускові резистори відповідають за живлення основи первинного комутаційного транзистора, про резистор я обговорюватиму далі в статті .

Затискач обмеження напруги колектора:

Для обмеження колекторної напруги первинного комутаційного транзистора Q1 C3, R2 і D6 утворюють затискну ланцюг, і це дуже хороший приклад використання смугової мережі для зменшення пікової напруги при відключенні і для знешкодження дзвінка. У більшості випадків може бути використана дуже проста техніка проектування, щоб визначити відповідні значення компонентів щупа (Rs та Cs). У тих випадках, коли потрібна більш оптимальна конструкція, застосовується дещо більш складна процедура.

Первинний і допоміжний комутаційний транзистор:

Транзистор Q1, C5353 - основний комутаційний транзистор, а T1 - допоміжний комутаційний транзистор в ланцюзі. С4 і R5 утворюють первинний генератор, який генерує основний комутаційний сигнал.

Схема зворотного зв'язку та управління:

PC817 оптрон OK1 разом з джерелом опорного напруги VR1 і діод 4148 формує зв'язок і ланцюг управління інших резистор представляє в цій частині діє тільки в якості подільника напруги, струмообмежуючі резистор і конденсатор фільтра. Крім цього, я додав потенціометр R11 для регулювання напруги відповідно до вимог.

Трансформатор, вихідний випрямляч і фільтр:

Трансформатор T1 виготовлений з феромагнітного матеріалу, який не тільки перетворює високовольтний змінний струм на низьковольтний, але також забезпечує гальванічну розв'язку. Є 4 обмоток в трансформаторі Т1 Pin 1, 2 і 3 не є ні вторинною обмоткою, контактний немає 4, 5 є допоміжною обмоткою, контактним немає 6 і 7 є первинною обмоткою.

Діоди D1 і D9 - це випрямні діоди для схеми. Конденсатор C8 відповідає за фільтрацію 12 В, а конденсатор C6 і C7 разом з L2 утворюють PI-фільтр для вихідної секції.

Схема захисту від перенапруги:

Додатковий ланцюг захисту від перенапруги може бути доданий, щоб захистити прикладний пристрій від пошкодження; це дуже проста схема, що складається із запобіжника та стабілітрона, як ви можете бачити це вище. Якщо виникає стан перенапруги, стабілітрон вибухне, таким чином підірвавши ним запобіжник швидкого вибуху.

5V-1A SMPS ланцюга працює

Тепер це вже зрозуміло, давайте розберемося, як працює схема. Коли живлення подається на ланцюг, мережа змінного струму випрямляється і фільтрується випрямними діодами та конденсатором. Після цього два пускових резистори R3, R4 обмежують струм до основи транзистора, ось чому первинний транзистор злегка вмикається, тепер трохи струму протікає через первинну обмотку трансформатора, який є виводами 6 і 7 транзистора.

Ця невелика кількість струму підживлює допоміжну обмотку, ця допоміжна обмотка починає заряджати 103pF конденсатор C4 через 220 Ом резистор R5. Знову напруга на допоміжній стороні підключена до колектора оптрона випрямним діодом 1N4148, ця напруга виходить з випромінювача оптрона і ділиться за допомогою дільника напруги. Тепер C5 конденсатор 222PF починає заряджатися Коли цей конденсатор заряджається до певного рівня, допоміжний транзистор T1 включається, а первинний транзистор вимикається, а конденсатор C5 розряджається

І цикл починає повторюватися ще раз, таким чином формується сигнал перемикання. Як тільки починається процес комутації, напруга отримує індукцію на вторинній частині трансформатора від вторинної ланцюга зворотного зв'язку здійснюється за допомогою VR1 - опорного значення напруги Tl431, регулюючи опорну напругу, ми можемо встановити час включення та відключення допоміжного транзистора, таким чином ми можемо контролювати вихідну напругу.

Побудова схеми SMPS

Для цієї демонстрації схема побудована в пунктирній дошці за допомогою схеми; Зверніть увагу, що я тестую схему на своєму стенді для демонстрації, тому я не включав багато функцій захисту, таких як захист від перенапруги та захист від короткого замикання. Якщо ви використовуєте це для живлення чогось іншого, рекомендується тим захисним і фільтруючим ланцюгам.

Зазначена вище установка тесту була використана для тестування ланцюга, вихідна напруга джерела живлення була відрегульована до 5,1 В за допомогою потенціометра, і це джерело живлення 1А, щоб він міг тягнути струм 1А в піковий стан.

Як ви можете бачити на наведеному вище зображенні, для тестування з навантаженням я використовував деякі резистори як навантаження, яке споживало близько 1,157 А від нашої схеми SMPS при 5 В. Повне відео про тестування можна знайти внизу цієї статті.

Покращення дизайну схеми SMPS 5V-1A

Існує досить багато речей, які можна вдосконалити в цій схемі, наприклад, на вхід можна додати фільтр ЕМІ для поліпшення ЕМІ-реакції цієї схеми. Потім може бути доданий вихідний захист від перевантаження по струму та короткого замикання для поліпшення загальної продуктивності схеми. Крім того, вхідний перенапруга та захист від перенапруги можуть бути додані для захисту від перенапруги на вході. І, нарешті, якщо схема побудована на платі друкованої плати, відповідь ЕМІ може бути значно покращена.

Сподіваюся, ви зрозуміли підручник і навчились будувати свої схеми SMPS. Якщо у вас є які-небудь запитання, залиште їх у розділі коментарів нижче або скористайтесь нашими форумами для отримання додаткових запитань.