Byg dine egne 5v, 1a justerbare smps ved hjælp af en død computer atx strømforsyning

A S witch M ode P ower S upply (SMPS) er en uundværlig del af ethvert elektronisk design. Det bruges til at konvertere lysnettet til højspænding til lavspændingsstrøm, og det gør det ved først at konvertere lysnettet til højspændingsstrøm og derefter skifte højspændingsstrømmen til at generere den ønskede spænding. Vi har allerede lavet et par SMPS-kredsløb tidligere, som dette 5V 2A SMPS-kredsløb og 12V 1A TNY268 SMPS-kredsløb. Vi byggede endda vores egen SMPS-transformer, der kunne bruges i vores SMPS-design sammen med driver-IC.

Du bemærker muligvis ikke det, men de fleste af husholdningsprodukterne som mobiloplader, bærbar oplader, Wi-Fi-routere kræver en switch-strømforsyning for at fungere, og de fleste er 5V en. Så med det i tankerne vil vi i denne artikel vise dig, hvordan du kan opbygge et 5V, 1A SMPS-kredsløb ved at redde dele fra en gammel smidbar ATX-strømforsyning.

Advarsel: At arbejde med lysnettet har forudgående færdigheder og tilsyn. Åbn ikke en gammel SMPS eller prøv at opbygge en ny uden erfaring. Vær forsigtig omkring opladede kondensatorer og strømførende ledninger. Du er blevet advaret, fortsæt med forsigtighed, og tag ekspertvejledning, hvor det er nødvendigt.

Designovervejelser for 5V 1A strømforsyning

Lad os fjerne nogle af de grundlæggende designovervejelser og beskyttelsesfunktioner, inden vi fortsætter videre.

Hvorfor skal du opbygge et SMPS-kredsløb fra en computerens strømforsyning?

For mig er det billigt, så igen er billigt et meget dyrt ord, det er bogstaveligt talt gratis. Du kan spørge, hvordan det? Bare tal med dine lokale pc-servicebutikker, de giver det gratis til dig, i det mindste var det tilfældet for mig. Spørg også dine venner, hvis de har nogen af de ødelagte, der ligger rundt.

Opbygning / anskaffelse af transformeren til kredsløbet er den mest afgørende del af ethvert SMPS-design, men denne metode undgår dette trin fuldstændigt ved at redde transformeren, det kommer også med en meget god læringsoplevelse, hvis du er en elektronisk junky som mig. Min ATX-strømforsyning efter at have bjærget de nødvendige dele er vist nedenfor.

Med dette design kan du tilføje et potentiometer og variere udgangsspændingen lidt. der kan komme til nytte i nogle tilfælde, og det mest interessante ved kredsløbet er, at det er lavet med meget generiske dele, så hvis noget sprænger med at finde og udskifte dem, er det en meget let opgave.

SMPS-kredsløb fungerer forskelligt under forskellige forhold, hvis du bygger dette kredsløb ved at kende den faktiske input-output karakteristik kan hjælpe dig med at debugge kredsløbet, hvis du finder noget problem med det.

Indgangsspænding:

Da indgangsspændingen til standard PC PSU er 220V, fungerer vores bjærgede kredsløb også på denne spænding. Men med min nuværende tabelopsætning vil jeg også forsøge at betjene kredsløbet med en 85V indgangsspænding.

Udgangsspænding:

Kredsløbets udgangsspænding er 5V med 1A strømværdi, hvilket betyder, at dette kredsløb kan håndtere en effekt på 5W. Dette kredsløb fungerer under konstant spændingstilstand, så udgangsspændingen skal forblive stort set den samme uanset belastningsstrøm.

Output krusning:

Transformatoren i dette kredsløb er lavet af en professionel producent, så vi kan forvente en lav rippel. Siden konstruktionen i et prikket bord kan vi forvente lidt mere krusning end normalt.

Beskyttelsesfunktioner:

Generelt er der mange beskyttelseskredsløb SMPS-design, men vores kredsløb er lavet af en gammel pc-PSU, så vi kan tilføje eller trække beskyttelsesfunktioner i henhold til kravet i vores endelige anvendelse. Du kan også tjekke følgende beskyttelseskredsløb, vi har bygget tidligere.

Overspændingsbeskyttelseskredsløb
Omvendt polaritetsbeskyttelseskredsløb
Kortslutningsbeskyttelseskredsløb
Beskyttelse mod indgangsstrøm

Jeg skal bruge dette kredsløb til at drive mine IoT-projekter. Så jeg besluttede at gå med en minimumsbeskyttelsesfunktion, som er en smeltbar modstand ved indgangen og et overspændingsbeskyttelseskredsløb ved udgangssektionen.

Så for at opsummere ville vekselstrømsnetspændingen for vores strømforsyning være 220V vekselstrøm, udgangsspændingen vil være 5V jævnstrøm med 1A maksimal udgangsstrøm. Vi vil forsøge at gøre udgangsspændingen så lav som vi kan, og vi har en indgangssmeltelig modstand med et udgangsspændingsbeskyttelseskredsløb.

Komponenter krævet til 5V 1A SMPS-kredsløb

Sl. Nr	Dele	Type	Antal	Del i skematisk
1	4.7R	Modstand	1	R1
2	39R	Modstand	1	R10
3	56R, 1W	Modstand	1	R9
4	100R	Modstand	2	R7, R6
5	220R	Modstand	1	R5
6	100K	Modstand	1	R2
7	560K, 1W	Modstand	2	R3, R4
8	1N4007	Diode	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diode	1	D6
10	1N5819	Diode	1	D1
11	1N4148	Diode	1	D7
12	103,50V	Kondensator		C4
13	102, 1KV	Kondensator	2	C3
14	10uF, 400V	Kondensator	1	C1
15	100uF, 16V	Kondensator	1	C6
16	470 uF	Kondensator	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Kondensator	1	C5
18	3,3 uH, 2,66A	Spole	1	L2
19	2SC945	Transistor	1	T1
20	C5353	Transistor	1	Q1
21	PC817	Optokobler	1	OK1
22	TL431CLP	Spændingsreference	1	VR1
23	10K	Trim Pot	1	R11
24	Skrueterminal	5 mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diode	1	D9
26	Transformer	Fra pc-PSU	1	TR1

5V 1A SMPS kredsløbsdiagram

Nedenstående billede viser skemaerne for 5V 1A SMPS strømforsyning, som vi bygger i denne vejledning.

Jeg byggede kredsløbet på et brødbræt, og det så sådan ud, når det var afsluttet.

Lad os forstå kredsløbet ved at nedbryde det til mange funktionelle blokke, og lad os forstå hver blok.

Den smeltbare modstand:

For det første har vi R1, der tjener to formål. For det første fungerer det som en smeltbar modstand. For det andet fungerer det som en strømbegrænsende modstand.

The Bridge Rectifier & the Filter:

Dernæst har vi 1N4007-dioder, D2, D3, D4, D5, hvoraf fire danner broensretteren sammen med en 10uF filterkondensator til at konvertere AC til DC.

Bemærk, at jeg har fjernet PI-filteret, fordi jeg ikke bruger denne strømforsyning ud over at oplade et batteri. Hvis du har til hensigt at bruge denne anden måde, er et EMI-filter et must, du kan altid trække det ud fra det samme Strømforsyning. Hvis du ikke er sikker på, hvad der er PI-filter, eller hvordan det fungerer, kan du tjekke den linkede artikel. Du kan også tjekke andre designs for at reducere EMI i SMPS-kredsløb, som vi har diskuteret tidligere.

Opstartsmodstandene:

R3 og R4 danner startmodstandene, når strømmen tilføres, er startmodstandene ansvarlige for at forsyne bunden af den primære koblingstransistor, jeg vil diskutere mere om modstanden senere i artiklen .

Collector Voltage Limiting Clamp:

For at begrænse kollektorspændingen i den primære koblingstransistor Q1 C3, R2 og D6 danner et klemkredsløb, og dette er et meget godt eksempel på at bruge et snubbernetværk til at reducere spidsen ved spærring og dæmpe ringningen. I de fleste tilfælde kan en meget enkel designteknik bruges til at bestemme egnede værdier for snubberkomponenterne (Rs og Cs). I de tilfælde, hvor der er behov for et mere optimalt design, anvendes en noget mere kompleks procedure.

Primær og hjælpeskiftetransistor:

Transistor Q1, C5353 er hovedskiftetransistoren, og T1 er hjælpeskiftetransistoren i kredsløbet. C4 og R5 danner den primære oscillator, der genererer hovedskiftesignalet.

Feedback og kontrol kredsløb:

Den PC817 optocoupler OK1 sammen med spændingsreference VR1 og dioden 4148 danner Feedback & Control Circuit andre modstand præsenterer i denne del kun fungerer som en spændingsdeler, strømbegrænsende modstand, og filterkondensator. Bortset fra det har jeg tilføjet potentiometeret R11 for at trimme spændingen efter behov.

Transformer, udgangsretter og filter:

Transformatoren T1 er lavet af et ferromagnetisk materiale, der ikke kun konverterer højspænding AC til lavspænding AC, men også giver galvanisk isolering. Der er 4 viklinger i transformatoren T1 Pin 1, 2 og 3 er sekundærvikling, Pin nr. 4, 5 er hjælpevikling, pin nr. 6 og 7 er den primære vikling.

Diode D1 og D9 er ensretterdioderne til kredsløbet. Kondensator C8 er ansvarlig for filtreringen af 12V, og kondensatoren C6 & C7 sammen med L2 danner PI-filteret til udgangssektionen.

Overspændingsbeskyttelseskredsløb:

Et ekstra overspændingsbeskyttelseskredsløb kan tilføjes for at beskytte din applikationsenhed for at blive beskadiget, det er et meget simpelt kredsløb, der består af en sikring og Zener-dioden, som du kan se den ovenfor. Hvis der opstår en overspændingstilstand, vil Zener-dioden sprænge, således sprænge den hurtige Blow Sikring med det.

5V-1A SMPS kredsløb fungerer

Nu, det er ryddet ud, lad os forstå, hvordan kredsløbet fungerer. Når strømmen tilføres kredsløbet, bliver lysnetstrømmen rettet og filtreret af ensretterdioderne og kondensatoren. Derefter begrænser de to opstartsmodstande R3, R4 strømmen til bunden af transistoren, det er derfor, den primære transistor går lidt op, nu strømmer en lille strøm gennem den primære vikling af transformeren, som er pin 6 og 7 i transistoren.

Denne lille mængde strøm aktiverer hjælpevikling, denne hjælpevikling begynder at oplade 103pF kondensator C4 gennem 220 ohm modstand R5. Igen er spændingen på hjælpesiden forbundet til optokoblerens opsamler med en 1N4148-ensretterdiode, denne spænding kommer ud af optokoblerens emitter og deles med en spændingsdeler. Nu begynder C5 222PF kondensatoren at oplade Når denne kondensator oplades til et bestemt niveau, tændes hjælpetransistoren T1, og den primære transistor slukkes, og kondensatoren C5 aflades

Og cyklussen begynder at gentage sig igen, således genereres et koblingssignal. Når skifteprocessen starter, bliver spændingen induceret ved sekundær transformator fra den sekundære, et feedback-kredsløb laves ved hjælp af VR1 Tl431-spændingsreferencen ved at justere referencespændingen kan vi indstille tænding og slukningstid af hjælpetransistoren, så vi kan styre udgangsspændingen.

Opbygning af SMPS-kredsløbet

Til denne demonstration er kredsløbet konstrueret i et stiplet bord ved hjælp af skematisk; bemærk, at jeg tester kredsløbet på min bænk til demonstration, så jeg inkluderede ikke mange beskyttelsesfunktioner som overspændingsbeskyttelse og kortslutningsbeskyttelse. Hvis du bruger dette til at tænde noget andet, anbefales det til disse beskyttelses- og filterkredsløb.

Ovenstående testopsætning blev brugt til at teste kredsløbet, strømforsyningens udgangsspænding blev justeret til 5,1 V ved hjælp af potentiometeret, og det er en 1A strømforsyning, så den kan trække 1A strøm i toptilstand.

Som du kan se i ovenstående billede, til test med belastningen, brugte jeg nogle modstande som en belastning, der forbrugte ca. 1,157A fra vores SMPS-kredsløb ved 5V. Den komplette testvideo kan findes nederst i denne artikel.

5V-1A SMPS Circuit Design Forbedringer

Der er en hel del ting, der kan forbedres i dette kredsløb, ligesom et EMI-filter kan tilføjes ved indgangen for at forbedre EMI-responset på dette kredsløb. Derefter kan der tilføjes en Output-overstrøm og kortslutningsbeskyttelse for at forbedre kredsløbets samlede ydeevne. Der kan også tilføjes en input-overspænding og overspændingsbeskyttelse for at beskytte den mod input-overspænding. Og endelig, hvis kredsløbet er konstrueret i et printkort, kan EMI-reaktionen forbedres drastisk.

Håber du forstod vejledningen og lærte at opbygge dine SMPS-kredsløb. Hvis du har spørgsmål, skal du lade dem være i kommentarfeltet nedenfor eller bruge vores fora til flere spørgsmål.