Πώς να τροποποιήσετε το SMPS για ρυθμιζόμενο ρεύμα και έξοδο τάσης

Αυτό το άρθρο περιγράφει μια μέθοδο μέσω της οποίας οποιοδήποτε έτοιμο SMPS μπορεί να μετατραπεί σε κύκλωμα smps μεταβλητού ρεύματος χρησιμοποιώντας μερικούς εξωτερικούς συνδέσμους βραχυκυκλωτήρα.

Σε ένα από τα προηγούμενα άρθρα μάθαμε πώς να φτιάχνουμε ένα κύκλωμα SMPS μεταβλητής τάσης χρησιμοποιώντας ένα απλό στάδιο ρυθμιστή διακλάδωσης, στο παρόν hack επίσης χρησιμοποιούμε το ίδιο στάδιο κυκλώματος για την εφαρμογή ενός χαρακτηριστικού εξόδου μεταβλητού ρεύματος.

Τι είναι το SMPS

Το SMPS σημαίνει Switch-Mode-Power-Supply, το οποίο χρησιμοποιεί μετατροπέα εναλλαγής με βάση φερρίτη υψηλής συχνότητας για τη μετατροπή του AC 220V σε DC. Η χρήση υψηλής συχνότητας μετασχηματιστής φερρίτη καθιστά το σύστημα εξαιρετικά αποδοτικό όσον αφορά τη συμπαγή, την απώλεια ισχύος και το κόστος.

Η ιδέα του SMPS σήμερα αντικατέστησε σχεδόν πλήρως τους παραδοσιακούς μετασχηματιστές πυρήνα σιδήρου και έχουν μετατρέψει αυτές τις μονάδες σε πολύ συμπαγείς, ελαφριές και αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις τροφοδοτικού.

Ωστόσο, δεδομένου ότι οι μονάδες SMPS είναι συνήθως διαθέσιμες ως μονάδες σταθερής τάσης, επιτυγχάνοντας μια προτιμώμενη τάση σύμφωνα με τις ανάγκες της εφαρμογής των χρηστών, γίνεται αρκετά δύσκολη.

Για παράδειγμα για τη φόρτιση μιας μπαταρίας 12V, μπορεί να χρειαστεί τάση εξόδου περίπου 14,5V, αλλά αυτή η τιμή είναι αρκετά περίεργη και μη τυπική, ενδέχεται να είναι εξαιρετικά δύσκολο να Το SMPS βαθμολογήθηκε με αυτές τις προδιαγραφές στην αγορά.

Αν και μπορούν να βρεθούν μεταβλητά κυκλώματα SMPS στην αγορά, αυτά μπορεί να είναι ακριβότερα από τις συνηθισμένες παραλλαγές σταθερής τάσης, επομένως η εύρεση μιας μεθόδου μετατροπής μιας υπάρχουσας σταθερής τάσης SMPS σε μεταβλητό τύπο φαίνεται πιο ενδιαφέρουσα και επιθυμητή.

Ερευνώντας λίγο την ιδέα ήμουν σε θέση να βρω μια πολύ απλή μέθοδο εφαρμογής της ίδιας, ας μάθουμε πώς να κάνουμε αυτήν την τροποποίηση.

Θα βρείτε ένα δημοφιλές Κύκλωμα 12V 1amp SMPS στο ιστολόγιό μου που έχει στην πραγματικότητα μια ενσωματωμένη δυνατότητα μεταβλητής τάσης.

Η λειτουργία του Opto-ζεύκτη σε SMPS

Στην παραπάνω συνδεδεμένη ανάρτηση συζητήσαμε πώς ένας οπτοζεύκτης έπαιξε σημαντικό ρόλο στην παροχή της κρίσιμης λειτουργίας σταθερής εξόδου για οποιοδήποτε SMPS.

Η λειτουργία του οπτικού ζεύκτη μπορεί να γίνει κατανοητή με την ακόλουθη σύντομη εξήγηση:

Ο οπτικός ζεύκτης διαθέτει ένα ενσωματωμένο κύκλωμα LED / φωτο-τρανζίστορ, αυτή η συσκευή είναι ενσωματωμένη στο στάδιο εξόδου SMPS έτσι ώστε όταν η έξοδος τείνει να ανεβαίνει πάνω από το μη ασφαλές κατώφλι, το LED στο εσωτερικό του οπτικού ανάβει αναγκάζοντας το φωτοτρανζίστορ να κάνει.

Το φωτο-τρανζίστορ με τη σειρά του διαμορφώνεται σε ένα ευαίσθητο σημείο «τερματισμού» του σταδίου του προγράμματος οδήγησης SMPS όπου η αγωγή του φωτο-τρανζίστορ αναγκάζει το στάδιο εισόδου να κλείσει.

Η παραπάνω συνθήκη έχει ως αποτέλεσμα την έξοδο SMPS επίσης στιγμιαία, ωστόσο τη στιγμή που ξεκινά αυτή η αλλαγή, διορθώνει και επαναφέρει την έξοδο στην ασφαλή ζώνη και το LED στο εσωτερικό του opto απενεργοποιείται το οποίο για άλλη μια φορά ενεργοποιεί το στάδιο εισόδου του SMPS.

Αυτή η λειτουργία συνεχίζει να κινείται γρήγορα από On σε OFF και αντίστροφα εξασφαλίζοντας σταθερή τάση στην έξοδο.

Ρυθμιζόμενο ρεύμα Τροποποίηση SMPS

Προκειμένου να επιτύχουμε μια τρέχουσα δυνατότητα ελέγχου σε οποιοδήποτε SMPS ζητάμε και πάλι τη βοήθεια του οπτικού ζεύκτη.

Εφαρμόζουμε μια απλή τροποποίηση χρησιμοποιώντας μια διαμόρφωση τρανζίστορ BC547 όπως φαίνεται παρακάτω:

Αναφερόμενος στον παραπάνω σχεδιασμό έχουμε μια σαφή ιδέα σχετικά με τον τρόπο τροποποίησης ή δημιουργίας ενός κυκλώματος προγράμματος οδήγησης SMPS με μεταβλητό ρεύμα.

Ο οπτικός ζεύκτης (υποδεικνύεται από το κόκκινο τετράγωνο) θα υπάρχει από προεπιλογή για όλες τις μονάδες SMPS και υποθέτοντας ότι το TL431 δεν υπάρχει, τότε ίσως χρειαστεί να διαμορφώσουμε ολόκληρη τη διαμόρφωση που σχετίζεται με το οπτικό ζεύκτη LED.

Εάν το στάδιο TL431 είναι ήδη μέρος του κυκλώματος SMPS, σε αυτήν την περίπτωση πρέπει απλώς να εξετάσουμε το ενδεχόμενο ενσωμάτωσης του σταδίου BC547 το οποίο καθίσταται αποκλειστικά υπεύθυνο για τον προτεινόμενο τρέχον έλεγχο του κυκλώματος.

Το BC547 μπορεί να φανεί συνδεδεμένο με τον συλλέκτη / πομπό του κατά μήκος της καθόδου / ανόδου του TL431 IC και η βάση του BC547 μπορεί να φανεί συνδεδεμένη με την έξοδο (-) του SMPS μέσω μιας ομάδας επιλέξιμων αντιστάσεων Ra, Rb, Rc, Rd .

Αυτές οι αντιστάσεις βρίσκονται μεταξύ της βάσης και του πομπού του τρανζίστορ BC547 αρχίζουν να λειτουργούν σαν αισθητήρες ρεύματος για το κύκλωμα.

Αυτά υπολογίζονται κατάλληλα έτσι ώστε με τη μετατόπιση της σύνδεσης jumper στις σχετικές επαφές, εισάγονται στη γραμμή διαφορετικά όρια ρεύματος.

Όταν το ρεύμα τείνει να αυξάνεται πέρα ​​από το καθορισμένο όριο όπως καθορίζεται από τις τιμές των αντίστοιχων αντιστάσεων, αναπτύσσεται μια διαφορά δυναμικού κατά μήκος της βάσης / εκπομπού του BC547 που καθίσταται επαρκής για να ενεργοποιήσετε το τρανζίστορ, συντομεύοντας το TL431 IC μεταξύ του οπτικού LED και έδαφος.

Η παραπάνω ενέργεια ανάβει αμέσως το LED του οπτικού, στέλνοντας ένα σήμα «σφάλματος» στην πλευρά εισόδου του SMPS μέσω του ενσωματωμένου τρανζίστορ φωτογραφιών.

Η συνθήκη προσπαθεί αμέσως να εκτελέσει ένα κλείσιμο κατά μήκος της πλευράς εξόδου, η οποία με τη σειρά της σταματά τη λειτουργία του BC547 και η κατάσταση κυμαίνεται από ON σε OFF και ON γρήγορα διασφαλίζοντας ότι το ρεύμα δεν υπερβαίνει ποτέ το προκαθορισμένο κατώφλι.

Οι αντιστάσεις Ra ... Rd μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

R = 0,7 / περικοπή του τρέχοντος ορίου

Για παράδειγμα, αν υποθέσουμε ότι θέλουμε να συνδέσουμε ένα LED στην έξοδο με τρέχουσα βαθμολογία 1 amp.

Μπορούμε να ορίσουμε την τιμή της αντίστοιχης αντίστασης (που επιλέγεται από τον βραχυκυκλωτήρα) ως:

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

Η ισχύς της αντίστασης μπορεί απλά να επιτευχθεί πολλαπλασιάζοντας τις παραλλαγές, δηλαδή 0,7 x 1 = 0,7 watt ή απλά 1 watt.

Η υπολογισμένη αντίσταση διασφαλίζει ότι το ρεύμα εξόδου στο LED δεν υπερβαίνει ποτέ το σήμα 1 amp, προστατεύοντας έτσι το LED από ζημιές, άλλες τιμές για τις υπόλοιπες αντιστάσεις μπορεί να υπολογιστούν κατάλληλα για τη λήψη της επιθυμητής επιλογής μεταβλητού ρεύματος στη μονάδα SMPS.

Τροποποίηση ενός σταθερού SMPS σε μεταβλητή τάση SMPS

Αυτή η ακόλουθη ανάρτηση προσπαθεί να προσδιορίσει μια μέθοδο μέσω της οποίας οποιοδήποτε SMPS θα μπορούσε να μετατραπεί σε μεταβλητή παροχή ισχύος για την επίτευξη οποιουδήποτε επιθυμητού επιπέδου τάσης από 0 έως το μέγιστο.

Τι είναι το Shunt Regulator

Διαπιστώνουμε ότι χρησιμοποιεί ένα στάδιο κυκλώματος ρυθμιστή shunt για την εκτέλεση της δυνατότητας μεταβλητής τάσης στο σχεδιασμό.

Μια άλλη ενδιαφέρουσα πτυχή είναι ότι αυτή η συσκευή ρυθμιστής διακλάδωσης εφαρμόζει το χαρακτηριστικό ρυθμίζοντας την είσοδο του οπτικού ζεύκτη του κυκλώματος.

Τώρα, δεδομένου ότι ένα στάδιο συζεύκτη οπτικοακουστικών μέσων χρησιμοποιείται πάντα σε όλα τα κυκλώματα SMPS, εισάγοντας έναν ρυθμιστή διακλάδωσης, κάποιος μπορεί εύκολα να μετατρέψει ένα σταθερό SMPS σε ένα μεταβλητό αντίστοιχο.

Στην πραγματικότητα μπορεί κανείς να κάνει ένα μεταβλητό κύκλωμα SMPS χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή όπως εξηγείται παραπάνω.

Ίσως θέλετε να μάθετε περισσότερα για τι είναι ένας ρυθμιστής shunt και πώς λειτουργεί .

Διαδικασίες:

Αναφερόμενος στο ακόλουθο παράδειγμα κυκλώματος, μπορούμε να βρούμε την ακριβή θέση του ρυθμιστή διακλάδωσης και τις λεπτομέρειες διαμόρφωσής του:

Δείτε την κάτω δεξιά πλευρά του διαγράμματος με κόκκινες κουκκίδες, δείχνει το μεταβλητό τμήμα του κυκλώματος που μας ενδιαφέρει. Αυτή η ενότητα γίνεται υπεύθυνη για τις προβλεπόμενες ενέργειες ρύθμισης τάσης.

Εδώ η αντίσταση R6 μπορεί να αντικατασταθεί με ένα δοχείο 22Κ για να κάνει το σχέδιο μεταβλητό.

Η μεγέθυνση αυτής της ενότητας παρέχει καλύτερη εικόνα των σχετικών λεπτομερειών:

Προσδιορισμός του Optocoupler

Εάν έχετε κύκλωμα SMPS σταθερής τάσης, ανοίξτε το και κοιτάξτε απλώς τον οπτικό συζευκτήρα στη σχεδίαση, θα βρίσκεται κυρίως γύρω από τον κεντρικό μετασχηματιστή φερρίτη, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

Μόλις βρείτε τον οπτικό ζεύκτη, καθαρίστε αφαιρώντας όλα τα εξαρτήματα που σχετίζονται με την πλευρά εξόδου του οπτικού, που σημαίνει ανάμεσα στις ακίδες που μπορεί να είναι προς την πλευρά εξόδου του SMPS PCB.

Και συνδέστε ή ενσωματώστε αυτές τις ακίδες του οπτικού με το συναρμολογημένο κύκλωμα χρησιμοποιώντας το TL431, που φαίνεται στο προηγούμενο διάγραμμα.

Μπορείτε να συναρμολογήσετε το τμήμα TL431 σε ένα μικρό κομμάτι PCB γενικής χρήσης και να το κολλήσετε στην κύρια πλακέτα SMPS.

Εάν το κύκλωμα SMPS σας δεν διαθέτει πηνίο φίλτρου εξόδου, μπορείτε απλά να βραχυκυκλώσετε τα δύο θετικά του κυκλώματος TL431 και να συνδέσετε τον τερματισμό με την κάθοδο της διόδου εξόδου SMPS.

Ωστόσο, ας υποθέσουμε ότι το SMPS σας περιλαμβάνει ήδη το κύκλωμα TL431 με τον οπτικό ζεύκτη και, στη συνέχεια, απλώς βρείτε τη θέση της αντίστασης R6 και αντικαταστήστε την με ένα δοχείο (βλ. Θέση R6 στο πρώτο διάγραμμα παραπάνω).

Μην ξεχάσετε να προσθέσετε μια αντίσταση 220 ohm ή 470 ohm σε σειρά με το POT διαφορετικά, ενώ η ρύθμιση του δοχείου στο ανώτερο επίπεδο θα μπορούσε να προκαλέσει άμεση ζημιά στη συσκευή διακλάδωσης TL431.

Αυτό είναι, τώρα γνωρίζετε ακριβώς πώς να μετατρέψετε ή να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα SMPS μεταβλητής τάσης χρησιμοποιώντας τα παραπάνω βήματα.

ΕΚΣΥΓΧΡΟΝΙΖΩ

Η παρακάτω εικόνα δείχνει ίσως τον ευκολότερο τρόπο προσαρμογής ενός κυκλώματος SMPS για τη λήψη μεταβλητής τάσης και τρέχουσας λειτουργίας. Δείτε πώς πρέπει να διαμορφωθούν τα pot ή οι προεπιλογές σε ολόκληρο τον οπτικό ζεύκτη για τη λήψη των επιδιωκόμενων αποτελεσμάτων:

Εάν έχετε περαιτέρω αμφιβολίες σχετικά με το σχέδιο ή την εξήγηση, μη διστάσετε να εκφράσετε τα σχόλιά σας.