Nieizolowany zasilacz impulsowy SMPS z dwoma wyjściami do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego

99_100_got_1

Nowoczesne urządzenia oferują szereg funkcji, które w dużym stopniu opierają się na mikrokontrolerach i obwodach pomocniczych.
Chociaż konwencjonalne transformatory z rdzeniem ferrytowym mogą zapewniać mikroprocesorowi izolowaną liniowo moc niskiego napięcia, łączenie sygnałów sterujących procesora z przełącznikami zasilania po stronie sieci wymaga kolejnej warstwy izolacji elektrycznej, takie jak transoptory lub transformatory impulsowe.
Projektanci mogą uniknąć złożoności i wydatków związanych z dodawaniem elementów izolacyjnych poprzez zasilanie mikrokontrolera i jego obwodów pomocniczych z nieizolowanej linii AC.
Ale jeśli uzyskanie pojedynczego niskiego napięcia przy autonomicznym impulsowym zasilaczu nie powoduje żadnych trudności, uzyskanie kilku napięć stanowi pewien problem i wymaga stosunkowo złożonej struktury.
Alternatywnie można użyć kontrolera impulsów jednoukładowych, na przykład Viper22A, wyprodukowanego przez STMicroelectronics (IC1 na rysunku 1), za pomocą którego można uzyskać dwa stabilizowane napięcia o łącznej mocy do 3,3W z napięcia AC od 88V do napięcia 265V AC.
Przy wartościach znamionowych wskazanych na rysunku 1, obwód zapewnia obciążenie –5 V ± 5% przy prądzie do 300mA i –12V ± 10% przy prądzie do 150mA.
Struktura sterownika Viper22A zawiera generator zegara 60 kHz, źródło napięcia odniesienia, obwód ochrony przed przegrzaniem oraz wysokonapięciowy tranzystor MOSFET zdolny do rozpraszania kilku watów mocy.
Chociaż Viper22A jest dostępny w obudowie 8-pinowej, wymaga tylko czterech pinów: wejścia napięcia, zasilania VDD, wejścia sprzężenia zwrotnego FB oraz źródła i drenu tranzystora MOSFET.
Pozostałe piny – zapasowe połączenia źródła i drenu – służą do poprawy rozpraszania ciepła na płytce drukowanej.
Rezystor R4 ogranicza skoki prądu wejściowego i jednocześnie działa, jako bezpiecznik.
Za pomocą diody D1 napięcie przemienne sieci jest prostowane do wartości skutecznej rzędu 160V i wygładzane przez filtr na elementach C1, R1, L1 i C2. Oprócz wygładzania tętnienia prądu stałego, filtr zmniejsza zakłócenia elektromagnetyczne, aby pomóc osiągnąć zgodność z normą UE 55014 CISPR14.
Dalszą redukcję emisji przewodzenia zapewnia kondensator tłumiący C9, połączony równolegle z diodą D1.
Kondensator C3 gromadzi dodatni ładunek przez diodę D3 w czasie wyłączenia tranzystora MOSFET i dostarcza napięcie VDD do układu IC1 podczas czasu pracy tranzystora MOSFET.
Napięcie wsteczne diody D3 może osiągnąć sumę szczytowego napięcia wyprostowanego sieci i maksymalnego stałego napięcia wyjściowego, dlatego jako diodę D3 należy wybrać szybką diodę (ang. fast-recovery), dobraną dla szczytowego napięcia zwrotnego 600V.
Do sprzężenia zwrotnego zamykającego pętlę sterowania używane jest napięcie VOUT2. Suma napięcia baza-emiter PNP tranzystora ogólnego przeznaczenia Q1 i napięcia zwrotnego diody Zenera D6 ustawia napięcie VOUT2 na –5 V.
Dioda Zenera D7 przesuwa napięcie na wejściu sprzężenia zwrotnego układu IC1 do jego zakresu liniowego 0 … 1V.
Aby uniknąć niestabilności wysokiej częstotliwości w pętli kompensacyjnej, należy utrzymywać połączenia z kondensatorem ceramicznym C4 tak krótko, jak to możliwe.
Dwa uzwojenia cewki L2 są nawinięte na rdzeń ferrytowy TDK SRW0913; stosunek zwojów uzwojenia określa napięcie wyjściowe VOUT1.
Aby utrzymać stabilizację, gdy linia napięcia VOUT1 nie jest obciążona, a gałąź napięcia VOUT2 jest w pełni obciążona, należy dodać rezystor upływowy R5 (ang. bleeder resistor) podłączony między linią VOUT1 a wspólną masą.

Autor: Fabio Cacciotto

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.