Circuit d'alimentation à découpage réglable - 50 V, 2,5 A

Le circuit d'alimentation à découpage variable expliqué est conçu autour du dispositif de contrôleur d'alimentation à découpage intégré Type L4960 de SGS. Les principales caractéristiques de ce régulateur de commutation peuvent être résumées à partir des données suivantes:

Caractéristiques principales

1. Plage de tension d'entrée: 9-50 VDC
2. Tension de sortie variable de 5 à 40 V.
3. Le courant de sortie maximal accessible est: 2,5 ampères.
4. La puissance de sortie la plus élevée possible est: 100 Watts.
5. Circuit de démarrage progressif intégré.
6. Niveau de référence interne stabilisé avec une marge de ± 4%
7. Fonctionne avec une poignée de pièces externes.
8. Facteur de service: 0-1.
9. Haute efficacité, ayant le jusqu'à 90%.
10. Dispose d'une protection interne contre les surcharges thermiques.
11. Comprend un limiteur de courant interne qui assure une protection complète contre les courts-circuits.

Les spécifications des broches de la puce sont illustrées dans la figure suivante. Le L4964 est enfermé dans un boîtier exclusif à 15 broches, conçu pour gérer jusqu'à 4 A.

Le fonctionnement du circuit de démarrage progressif intégré et du limiteur de courant est mis en évidence par les schémas de forme d'onde illustrés ci-dessous, respectivement.

Le circuit de coupure de surchauffe du L4960 est déclenché dès que la température du boîtier IC dépasse 125 ° C. Pour des raisons de sécurité, le circuit d'alimentation à découpage suggéré est recommandé avec une disposition basée sur un transformateur.

La tension d'entrée CA vers le PCB est acquise à partir de l'enroulement secondaire du transformateur secteur, ce qui signifie que le CC vers le CI est au minimum 3 V au-dessus de la tension de sortie nécessaire avec le courant de sortie le plus élevé possible. Il est compréhensible que le transformateur soit essentiellement un modèle toroïdal.

Description du circuit

Schéma simplifié

Les schémas de circuit ci-dessus montrent la conception de la section CA du transformateur secteur et l'alimentation à découpage CC, en conséquence. La tension alternative du côté secondaire va aux entrées individuelles sur la carte d'alimentation, tandis que la prise centrale est reliée à la ligne de masse.

La tension d'entrée non régulée, Ui pour le circuit intégré, passe par un circuit redresseur pleine onde composé d'une paire de 3 diodes A 1N5404, D1-D2, ainsi que d'un condensateur de filtrage, Ct. Le circuit composé de R1-C3-C4 met en évidence le gain de la boucle de régulation fermée. Un autre étage de circuit utilisant C2 -R2 est configuré pour générer une fréquence d'oscillateur d'environ 100 kHz.

Le condensateur C5 C5 a en fait deux fonctions: il spécifie le temps de la rampe de démarrage progressif comme indiqué dans l'image de forme d'onde ci-dessus, ainsi que le courant de court-circuit moyen. L'entrée de rétroaction du L4962 est couplée à la jonction du diviseur de tension de sortie R3 -R4. La tension de sortie, Uo, du L4960 est déterminée à l'aide des calculs suivants

Uo = 5,1 [(R 3 + R4) / R3] étant donné que Ui - Uo ≥ 3 V.

Notez que la valeur la plus basse de Ui doit être de 9 V. nous pouvons obtenir une tension de sortie fixe de 5,1 V (± 4%) dès que R3 est supprimé, et R4 changé avec une liaison courte. Si R3 est sélectionné avec une valeur fixe de 5K6, R4 décide individuellement de la tension de sortie:

Uo = 9 V: R4 = 4K3
Uo = 12 V: R4 = 7K6
Uo = 15 V: R4 = 10 K
Uo = 18 V: R4 = 14 K
Uo = 24 V: R4 = 20 K

La conception peut être convertie en une alimentation à découpage variable en utilisant R3 = 6K8 et en améliorant R3 avec un potentiomètre 25K. La diode D3 est incorporée pour la protection du circuit intégré. Ce redresseur rapide limite les pointes négatives du côté d'entrée de l'inductance à une valeur inoffensive de 0,6 à 1 V pour chaque période de coupure du transistor de sortie interne du CI.

Si D3 n'était pas là, le potentiel de la broche 7 du CI augmenterait dangereusement à plusieurs volts en dessous du potentiel de terre. L'inductance L1 avec la diode D3 et le condensateur C6 C7, agit comme un convertisseur abaisseur pour réguler la sortie dans un mode commuté, provoquant ainsi une dissipation thermique beaucoup plus faible par rapport à tout autre circuit IC linéaire tel que LM338.

Construction

Le circuit imprimé compact et la disposition des composants peuvent être visualisés dans l'image suivante.

L'assemblage de la planche est en fait très simple. Commencez par choisir les résistances R3 et R4 comme mentionné précédemment. Assemblez d'abord les pièces qui se trouvent autour du centre du circuit imprimé comme le, R1… R4 inclus ainsi que C2 C5.

Avant de commencer à souder les pièces, assurez-vous que le régulateur IC1 et la diode de puissance D1 sont serrés à travers la vis / l'écrou dos à dos sur un seul dissipateur thermique commun, comme le montre l'image de la superposition du composant.

N'oubliez pas de maintenir le dissipateur thermique bien isolé électriquement de la languette métallique IC à l'aide d'une rondelle en mica plus épaisse et d'une douille en matière plastique. Vous pouvez éventuellement utiliser le type BYV28 pour la diode D3 .. Quel que soit le type de diode sélectionné, assurez-vous que l'isolation du micro avec un testeur de continuité!

Appuyez sur les broches ICI et D3 dans leurs trous de PCB particuliers jusqu'à ce que le dissipateur thermique repose fermement sur la surface du PCB. Maintenant, soudez les fils et coupez la partie indésirable restante des billes. Après cela, installez le reste des pièces, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 et D2.

Assurez-vous de surveiller correctement l'orientation et la polarité de la diode et des condensateurs électrolytiques. Une attention excessive doit être exercée pour éviter tout type de risque de court-circuit entre l'enroulement du noyau du starter avec le dissipateur thermique IC. Il est conseillé de fixer L1 à l'aide d'un ensemble boulon et écrou en nylon central.

Test et efficacité

Commencez la procédure de test en vérifiant le placement, l'isolation et la direction de chacun des composants du PCB avant de connecter la carte aux fils secondaires du transformateur.

Il est à noter que cette alimentation à découpage réglable nécessite une charge connectée en sortie en permanence pour fonctionner de manière optimale. Lorsque le SMPS est alimenté en 30 V CA et une charge de 2 A reliée à une tension de sortie de 5 V, la température du radiateur ne doit pas dépasser environ 60 ° C à température ambiante.

On peut s'attendre à ce que l'efficacité du circuit dans de telles circonstances soit d'environ 68%. L'efficacité passe à 80% lorsque Uo = 10 V, 85% à Uo = 15 V, à 87% à Uo = 25 V, le tout avec une charge nominale de 2 ampères.

Fiche de données