Comment modifier SMPS pour une sortie de courant et de tension réglable

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Cet article décrit une méthode par laquelle tout SMPS prêt à l'emploi peut être converti en un circuit smps à courant variable à l'aide de quelques liaisons de cavalier externes.

Dans l'un des articles précédents, nous avons appris comment créer un circuit SMPS à tension variable en utilisant un simple étage de régulateurs shunt.Dans le présent hack, nous utilisons également le même étage de circuit pour implémenter une fonction de sortie de courant variable.



Qu'est-ce que SMPS

SMPS signifie Switch-Mode-Power-Supply, qui utilise un convertisseur de commutation à base de ferrite haute fréquence pour convertir le 220V CA en CC. L'utilisation d'une haute fréquence transformateur de ferrite rend le système très efficace en termes de compacité, de perte de puissance et de coût.

Le concept SMPS a aujourd'hui presque complètement remplacé les transformateurs à noyau de fer traditionnels et a transformé ces unités en une alternative d'adaptateur secteur très compacte, légère et efficace.



Cependant, étant donné que les unités SMPS sont couramment disponibles sous forme de modules à tension fixe, il devient assez difficile d'obtenir une tension préférée selon les besoins de l'application des utilisateurs.

Par exemple, pour charger une batterie 12 V, il peut être nécessaire d'avoir une tension de sortie d'environ 14,5 V, mais cette valeur étant assez étrange et non standard, nous pouvons trouver extrêmement difficile d'obtenir un SMPS évalué avec ces spécifications sur le marché.

Bien que des circuits SMPS variables puissent être trouvés sur le marché, ceux-ci peuvent être plus coûteux que les variantes de tension fixe ordinaires, c'est pourquoi trouver une méthode pour transformer un SMPS à tension fixe existant en un type variable semble plus intéressant et souhaitable.

En étudiant un peu le concept, j'ai pu trouver une méthode très simple de mise en œuvre de la même chose, apprenons à effectuer cette modification.

Vous en trouverez un populaire Circuit SMPS 12V 1A dans mon blog qui a en fait une fonction de tension variable intégrée.

La fonction de l'optocoupleur dans SMPS

Dans l'article lié ci-dessus, nous avons discuté de la façon dont un optocoupleur a joué un rôle important dans la fourniture de la fonction de sortie constante cruciale pour tout SMPS.

La fonction de l'optocoupleur peut être comprise avec la brève explication suivante:

L'optocoupleur possède un circuit LED / photo-transistor intégré, ce dispositif est intégré à l'étage de sortie SMPS de sorte que lorsque la sortie a tendance à dépasser le seuil de sécurité, la LED à l'intérieur de l'opto s'allume, forçant le phototransistor à conduire.

Le photo-transistor à son tour est configuré à travers un point sensible «d'arrêt» de l'étage de commande SMPS dans lequel la conduction du photo-transistor force l'étage d'entrée à s'arrêter.

La condition ci-dessus entraîne l'arrêt instantané de la sortie SMPS, mais au moment où cette commutation démarre, elle corrige et rétablit la sortie dans la zone de sécurité et la LED à l'intérieur de l'opto se désactive, ce qui allume à nouveau l'étage d'entrée du SMPS.

Cette opération continue de passer rapidement de Marche à Arrêt et vice versa, assurant une tension constante à la sortie.

Courant réglable Modification SMPS

Afin d'obtenir une fonction de contrôle de courant à l'intérieur de tout SMPS, nous demandons à nouveau l'aide de l'optocoupleur.

Nous implémentons une modification simple en utilisant une configuration de transistor BC547 comme indiqué ci-dessous:

En se référant à la conception ci-dessus, nous obtenons une idée claire de la manière de modifier ou de créer un circuit pilote SMPS à courant variable.

L'optocoupleur (indiqué par un carré rouge) sera présent par défaut pour tous les modules SMPS, et en supposant que le TL431 n'est pas présent, il se peut que nous devions configurer toute la configuration associée à l'opto coupleur LED.

Si l'étage TL431 fait déjà partie du circuit SMPS, dans ce cas il suffit d'envisager d'intégrer l'étage BC547 qui devient seul responsable de la commande de courant proposée du circuit.

Le BC547 peut être vu connecté avec son collecteur / émetteur à travers la cathode / anode du TL431 IC, et la base du BC547 peut être vue connectée à la sortie (-) du SMPS via un groupe de résistances sélectionnables Ra, Rb, Rc, Rd .

Ces résistances situées entre la base et l'émetteur du transistor BC547 commencent à fonctionner comme des capteurs de courant pour le circuit.

Ceux-ci sont calculés de manière appropriée de telle sorte qu'en déplaçant la connexion par cavalier entre les contacts concernés, différentes limites de courant sont introduites dans la ligne.

Lorsque le courant a tendance à augmenter au-delà du seuil défini tel que déterminé par les valeurs des résistances correspondantes, une différence de potentiel est développée à travers la base / émetteur du BC547 qui devient suffisante pour activer le transistor, court-circuitant le TL431 IC entre l'opto LEd et au sol.

L'action ci-dessus allume instantanément la LED de l'opto, envoyant un signal de `` défaut '' au côté d'entrée du SMPS via le transistor photo intégré de l'opto.

La condition essaie immédiatement d'exécuter un arrêt à travers le côté de sortie qui à son tour arrête le BC547 de conduire et la situation fluctue de ON à OFF et ON rapidement garantissant que le courant ne dépasse jamais le seuil prédéterminé.

Les résistances Ra ... Rd peuvent être calculées en utilisant la formule suivante:

R = 0,7 / seuil de coupure de courant

Par exemple, si nous voulons connecter une LED à la sortie avec un courant nominal de 1 ampère.

Nous pouvons définir la valeur de la résistance correspondante (sélectionnée par le cavalier) comme:

R = 0,7 / 1 = 0,7 ohm

La puissance de la résistance peut être obtenue simplement en multipliant les variantes, c'est-à-dire 0,7 x 1 = 0,7 watts ou simplement 1 watt.

La résistance calculée garantit que le courant de sortie vers la LED ne franchit jamais la marque de 1 ampère, protégeant ainsi la LED des dommages, d'autres valeurs pour les résistances restantes peuvent être calculées de manière appropriée pour obtenir l'option de courant variable souhaitée dans le module SMPS.

Modification d'un SMPS fixe en SMPS à tension variable

Cet article suivant tente de déterminer une méthode par laquelle n'importe quel SMPS pourrait être transformé en une alimentation variable pour atteindre n'importe quel niveau de tension souhaité de 0 au maximum.

Qu'est-ce que le régulateur shunt

Nous constatons qu'il utilise un étage de circuit régulateur shunt pour exécuter la fonction de tension variable dans la conception.

Un autre aspect intéressant est que ce dispositif régulateur shunt met en œuvre la fonction en régulant l'entrée de l'optocoupleur du circuit.

Maintenant qu'un étage optocoupleur à rétroaction est invariablement utilisé dans tous les circuits SMPS, en introduisant un régulateur shunt, on peut facilement transformer un SMPS fixe en une contrepartie variable.

En fait on peut également réaliser un circuit SMPS variable en utilisant le même principe que celui expliqué ci-dessus.

Vous voudrez peut-être en savoir plus sur qu'est-ce qu'un régulateur shunt et comment ça marche .

Procédures:

En nous référant à l'exemple de circuit suivant, nous sommes en mesure de trouver l'emplacement exact du régulateur shunt et ses détails de configuration:

Voir en bas à droite du diagramme marqué en pointillés rouges, il montre la section variable du circuit qui nous intéresse. Cette section devient responsable des actions de régulation de tension prévues.

Ici, la résistance R6 peut être remplacée par un pot 22K pour rendre la variable de conception.

L'agrandissement de cette section offre une meilleure vue des détails impliqués:

Identification de l'optocoupleur

Si vous avez un circuit SMPS à tension fixe, ouvrez-le et recherchez simplement l'optocoupleur dans la conception, il serait principalement situé juste autour du transformateur de ferrite central, comme on peut le voir dans l'image suivante:

Une fois que vous avez trouvé l'optocoupleur, nettoyez en supprimant toutes les pièces associées du côté sortie de l'opto, c'est-à-dire à travers les broches qui peuvent être vers le côté sortie du PCB SMPS.

Et connectez ou intégrez ces broches de l'opto avec le circuit assemblé à l'aide du TL431, illustré dans le schéma précédent.

Vous pouvez assembler la section TL431 sur un petit morceau de PCB à usage général et le coller sur la carte SMPS principale.

Si votre circuit SMPS n'a pas de bobine de filtre de sortie, vous pouvez simplement court-circuiter les deux positifs du circuit TL431 et joindre la terminaison à la cathode de la diode de sortie SMPS.

Cependant, supposons que votre SMPS inclut déjà le circuit TL431 avec l'optocoupleur, puis recherchez simplement la position de la résistance R6 et remplacez-la par un pot (voir l'emplacement R6 dans le premier schéma ci-dessus).

N'oubliez pas d'ajouter une résistance de 220 ohms ou 470 ohms en série avec le POT sinon le réglage du potentiomètre au niveau le plus élevé pourrait endommager instantanément le shunt TL431.

Voilà, maintenant vous savez exactement comment convertir ou créer un circuit SMPS à tension variable en utilisant les étapes expliquées ci-dessus.

METTRE À JOUR

L'image suivante montre peut-être le moyen le plus simple de personnaliser un circuit SMPS pour obtenir une tension et des caractéristiques de courant variables. Veuillez voir comment les potentiomètres ou les préréglages doivent être configurés sur l'optocoupleur pour obtenir les résultats escomptés:

Si vous avez d'autres doutes concernant le design ou l'explication, n'hésitez pas à les exprimer à travers vos commentaires.




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