Trabajo básico
Entonces, esta cosa funciona almacenando y descargando energía. A diferencia de otros convertidores que simplemente pasan la potencia a través de un transformador, este primero almacena energía en el núcleo cuando el interruptor está encendido y cuando se apaga, entonces arroja toda esa energía almacenada a la salida.
¿Qué sucede paso a paso?
Mains AC entra, se rectifica y filtra:
Tenemos Mains AC, ¿verdad? Pasa por un rectificador de puente, luego se convierte en DC y luego un gran condensador lo suaviza.
El voltaje de CC después de la rectificación:
VDC = √ (2) * VAC - VDIODE
Entonces, si obtuvimos 230V AC, entonces esto nos da aproximadamente 325V DC.
Cambio y almacenamiento de energía:
UC2842 impulsa un interruptor MOSFET (digamos IRF840 para la red de 230 V) a cierta frecuencia alta, como 50-100 kHz.
Cuando MOSFET está encendido, entonces fluye la corriente en el devanado primario del transformador y, posteriormente, la energía se almacena en el núcleo magnético.
Rectificación de liberación y salida de energía:
Mosfet se apaga y ahora toda esa energía almacenada salta al lado secundario.
Hay un diodo rápido (UF4007, MUR460, etc.) que lo rectifica y un condensador lo suaviza.
Ahora tenemos una salida DC estable lista para usar.
Control de retroalimentación y regulación de voltaje:
Sentimos el voltaje de salida utilizando un optoacopler y un regulador TL431.
El UC2842 ajusta su ciclo de trabajo para mantener establezca el voltaje de salida.
¿Qué partes necesitamos?
Cosas principales en el circuito:
- UC2842 PWM IC: ejecuta todo el espectáculo, cambiando el MOSFET.
- MOSFET - (como IRF840) cambia y apagan el transformador.
- Transformador de retroceso: voltaje de baja ausente y baja.
- Diodo rápido - (UF4007, MUR460, etc.) bloquea el voltaje inverso.
- Condensador de salida: carga de almacenamiento, salida de filtros.
- Circuito de desaire: detiene picos de alto voltaje en MOSFET.
- Optocoupler (PC817): aislamientos y envía comentarios.
- TL431 - Controla el voltaje de retroalimentación.
Trabajo detallado
Ahora se refiere al diagrama de circuito SMPS UC2842 220V a 12V SMPS, lleva 85 V a 265V de CA, lo convierte en 12V DC a 4A. Esta es una fuente de alimentación aislada de entrada amplia, lo que significa que la entrada y la salida están completamente separados por el transformador. Es perfecto para adaptadores, cargadores de baterías y SMP de baja potencia.
Así que veamos qué está sucediendo en el circuito paso a paso.
Rectificación y filtrado de CA a CC
Primero obtuvimos AC Mains (85V a 265V).
Esto entra en un rectificador de puente (D_bridge) que convierte el CA en DC pulsante.
Luego, un gran condensador (C_IN, 180 µF) lo suaviza y nos da voltaje de CC (en algún lugar entre 120 V de CC y 375 V CC con respecto al voltaje de CA de entrada).
Fórmula para el voltaje de CC después de la rectificación:
V_dc = √ (2) × V_AC - V_DIODE
Para 230V AC, obtenemos 325V DC.
Alimentando el IC UC2842
El UC2842 necesita alrededor de 10V a 30V para ejecutar.
Obtiene potencia a través de R_Start (100kΩ) que deja caer el voltaje del DC de alto voltaje.
Luego está D_BIAS (diodo) y C_VCC (120 µF) que mantiene el voltaje estable en el pin VCC (pin 7).
Una vez que UC2842 comienza a cambiar, luego se autopotea con el devanado auxiliar N_A.
Acción del transformador de flyback
Este transformador es la parte principal aquí.
Tiene tres devanados:
Bobinado primario (N_P): conectado al drenaje MOSFET.
Bobinado auxiliar (N_A) - Potencias UC2842 después del inicio.
Bobinado secundario (N_S) - Proporciona salida de 12V.
Cuando el MOSFET (Q_SW) se enciende, entonces la corriente fluye a través del devanado N_P y la energía se almacena en el núcleo.
Cuando el MOSFET se apaga, esta energía almacenada se empuja hacia el devanado secundario (N_S) y aquí se rectifica por D_OUT.
Ratios de transformador:
N_p: n_s = 10: 1
N_p: n_a = 10: 1
Esto significa que el voltaje secundario es de aproximadamente 12V y el voltaje de devolución auxiliar es suficiente para mantener en funcionamiento UC2842.
Comentarios y regulación
El voltaje de salida (12V DC) se detecta mediante una referencia programable TL431.
Ajusta la corriente a través de un optoacopler que envía comentarios al pin VFB de UC2842 (pin 2).
El UC2842 ajusta el ciclo de trabajo del MOSFET para mantener el voltaje de salida estable.
Continción y protección de MOSFET
El MOSFET (Q_SW) hace la conmutación a alta frecuencia (~ 50-100kHz).
Una resistencia de la puerta (R_G 10Ω) controla la corriente de transmisión de la puerta.
Snubber Network (D_CLAMP, C_SNUB, R_SNUB) absorbe la mayoría de los picos de voltaje para proteger el MOSFET.
Se utiliza una resistencia de detección de corriente (R_CS, 0.75Ω) para limitar la corriente máxima para evitar daños.
Fórmula para el límite de corriente máxima:
I_peak = 1V / R_CS
Aquí, r_cs = 0.75Ω, entonces i_peak ≈ 1.33a.
Rectificación y filtrado de salida
Una vez que la energía se mueve al devanado secundario (N_S), pasa por D_Out, que es un diodo de recuperación rápido.
C_Out (2200 µF) suaviza las ondas, dándonos un DC constante de 12V.
R_LED y R_TLBIAS ayuda a controlar el TL431.
Fórmula de voltaje de ondulación de salida:
V_ripple = (i_out × d_max) / (f_sw × c_out)
Seguridad y aislamiento
El optoacopler (PC817 o equivalente) asegura que no haya una conexión directa entre el lado de alto voltaje y el lado de bajo voltaje.
El circuito desagradable protege el IC contra picos de voltaje.
El circuito de retroalimentación con TL431 asegura que la salida permanezca estable y regulada.
Cómo calculamos todo
Cálculo de potencia:
Potencia de salida:
POUT = VOUT * IOUT
Potencia de entrada (incluidas las pérdidas):
PIN = POUT / EFEFICIENCIA (ETA)
La eficiencia es de alrededor del 75-85% generalmente.
Cosas del lado principal:
Voltaje de CC después del rectificador:
VDC = √ (2) * VCH - VDIODE para 230V AC, obtenemos 325V DC.
Corriente primaria:
IPrimary = (2 * pin) / (vdc * dmax) dmax es generalmente 50-60%.
Cálculo del devanado del transformador:
Relación de giros:
Npri / nsec = (vdc * dmax) / (vout + vdiode)
Inductancia primaria:
Lprimary = (vdc * dmax * ts) / iPrimaryts
= 1 / FSW (FSW está cambiando la frecuencia).
Dimensionamiento del condensador de salida:
Valor del condensador basado en el voltaje de ondulación:
Cout = (Iout * dmax) / (fsw * vripple)
