이 게시물에서는 IC UC2842를 사용하는 2 개의 간단한 12V 2A SMPS 회로에 대해 포괄적으로 논의합니다. 변압기 권선 및 부품 사양에 대한 정확한 선택 세부 정보를 제공하는 다양한 공식을 평가하여 2A 플라이 백 설계를 연구합니다.

디자인 # 1 : 소개

첫 번째 디자인은 다용도 IC VIPer53-E를 기반으로합니다.

VIPer53-E는 매우 동일한 패키지 내에 고전압 MDMesh ™ 전력 MOSFET이있는 개선 된 전류 모드 PWM 컨트롤러로 제작되었습니다. VIPer53-E는 DIP8 및 PowerSO-10의 두 가지 개별 패키지에서 찾을 수 있습니다. 벤치 마크 보드는 의심 할 여지없이 옵토를 통해 PWM 컨트롤러를 작동하여 2 차 조정용으로 설계된 VIPer53-E를 포함하는 오프라인 광범위한 전원 공급 장치입니다. 연결기. 스위칭 주파수는 100kHz이고 전체 출력 전력은 24W입니다.

다음은 IC의 주요 기능 중 일부입니다.

• SMPS 기반 범용 전원 공급 장치
• 변수 제한 기능과 함께 현재 모드 제어
• 약 75 %의 효율성
• 출력은 단락 및 과부하 보호로 보호됩니다.
• 내장 된 열 차단 보호 기능을 통해 과열도 제어됩니다.
• EN55022 클래스 B EMI 사양 및 Blue Angel 표준을 준수합니다.

VIPer53-E를 사용하는 제안 된 12V 2A 회로의 회로도는 아래 표시된 이미지에서 확인할 수 있습니다.

전체 PCB 및 부품 목록 다운로드

주요 작동 조건은 다음 이미지를 통해 연구 할 수 있습니다.

변압기 세부 사항 :

위의 SMPS 회로에 대한 페라이트 코어 변압기 권선 세부 정보는 다음 그림에 제공된 데이터에 따라 분석 할 수 있습니다.

VIPer53-E에 대한 더 많은 정보를 공부할 수 있습니다. 이 기사에서

디자인 # 2 : 소개

다음 디자인은 Texas Instruments의 IC UC2842 , 이는 12V 정격의 높은 등급의 고체 상태의 매우 안정적인 SMPS 회로를 구축하는 데에도 사용할 수 있으며 전류 출력은 2A ~ 4A입니다.

이 설계의 전체 회로도는 다음 그림에서 확인할 수 있습니다.

이 12V 2A SMPS 회로에 사용되는 몇 가지 주요 구성 요소의 기능과 중요도를 이해해 보겠습니다.

Cin 입력 벌크 커패시터 및 최소 벌크 전압 :

도시 된 벌크 커패시터 Cin은 단일 또는 몇 개의 커패시터를 병렬로 사용하여 통합 할 수 있으며, 차동 모드 전도로 인해 생성 된 노이즈를 제거하기 위해 이들을 가로 지르는 인덕터를 사용할 수 있습니다. 이 커패시터의 값은 최소 벌크 전압 수준을 결정합니다.

더 낮은 값 Cin을 사용하여 최소 벌크 전압을 줄이면 1 차 피크 전류가 증가하여 스위칭 MOSFET과 변압기에 과부하가 발생할 수 있습니다.

“컴퓨터용 프로세서란 무엇인가 ”

반대로 값을 더 크게 유지하면 MOSFET 및 Trafo에서 더 높은 피크 전류가 발생할 수 있으며 이는 허용되지 않으므로 다이어그램에 표시된 합리적인 값을 선택해야합니다.
다음 공식을 사용하여 수행 할 수 있습니다.

여기서 Vin (min)은 약 85V RMS 인 최소 AC 입력 전압의 RMS 값을 나타냅니다.

fLINE (min)은 47Hz로 가정 할 수있는 위의 RMS 값의 주파수를 나타냅니다.

위의 방정식을 참조하면 85 %의 효율에서 최소 75V 벌크 전압 값을 달성하려면 Cin 값이 약 126uF가되어야합니다. 프로토 타입에서는 180uF가 괜찮은 것으로 나타났습니다.

Tansformer 회전율 계산 :

변압기 턴 계산을 시작하려면 가장 유리한 스위칭 주파수를 찾아야합니다.

IC UC2842는 500kHz의 최대 주파수를 생성하도록 지정되었지만 모든 실행 가능 및 효율성 관련 매개 변수를 고려하여 장치를 약 110kHz로 선택하고 설정하기로 결정했습니다.

이를 통해 트랜스포머 크기, EMI 필터 치수 측면에서 설계의 균형을 적절히 유지하면서 허용 가능한 손실 내에서 작동을 유지할 수있었습니다.

Nps라는 용어는 변압기의 1 차측을 나타내며 이는 2 차 정류 다이오드 사양의 정격과 함께 사용되는 드라이버 MOSFET의 정격에 따라 결정될 수 있습니다.

최적의 MOSFET 등급을 얻으려면 먼저 265V 입력 AC 인 최대 RMS 전압 값을 기준으로 피크 벌크 전압을 계산해야합니다. 따라서 우리는 :

단순성과 비용 효율성을 위해이 12V 2A smps 회로 프로토 타입에 650V 정격 MOSFET IRFB9N65A를 선택했습니다.

MOSFET 드레인에 대한 최대 전압 스트레스를 사양의 약 80 %로 간주하고 최대 벌크 입력 공급에서 허용되는 전압 스파이크로 30 %를 취하면 결과로 나타나는 반사 출력 전압은 다음과 같이 130V보다 낮을 것으로 예상 할 수 있습니다. 다음 방정식으로 표현됩니다.

따라서 12V 출력의 경우 최대 1 차 / 2 차 변압기 권선비 또는 NPS는 다음 방정식에 표시된대로 계산 될 수 있습니다.

우리의 디자인에서 Nps = 10의 회전율이 통합되었습니다.

이 권선은 IC의 최소 Vcc 사양보다 약간 더 높은 전압을 생성 할 수있는 방식으로 계산되어야 IC가 최적의 조건에서 작동 할 수 있고 회로 전체에서 안정성이 유지됩니다.

보조 권선 Npa는 다음 공식과 같이 계산할 수 있습니다.

변압기의 보조 권선은 바이어스 및 IC에 작동 전원을 제공하는 데 사용됩니다.

“고역 통과 필터의 보드 플롯 ”

이제 출력 다이오드의 경우 전압 스트레스는 아래와 같이 출력 전압 및 반사 된 입력 전원과 동일 할 수 있습니다.

'링잉'현상으로 인한 전압 스파이크에 대응하기 위해 차단 전압이 60V 이상인 쇼트 키 다이오드가 필요하다고 느껴이 설계에 사용되었습니다.

또한 고전압 전류 스파이크 인자를 멀리하기 위해 플라이 백 컨버터는 연속 전도 모드 (CCM)로 작동합니다.

최대 듀티 사이클 계산 :

위의 단락에서 논의한 바와 같이 변압기의 NPS를 계산하면 CCM 기반 변환기에 할당 된 전달 함수를 통해 필요한 최대 듀티 사이클 Dmax를 계산할 수 있습니다. 자세한 내용은 아래에서 확인할 수 있습니다.

변압기 인덕턴스 및 피크 전류

논의 된 12V 2A smps 회로에서 트랜스포머 자화 인덕턴스 Lp는 CCM 매개 변수에 따라 결정되었습니다. 이 예에서는 컨버터가 약 10 % 부하로 CCM 작업 영역에 들어가고 출력 리플을 최저로 유지하기 위해 최소 벌크 전압을 사용할 수 있도록 인덕턴스를 선택했습니다.