Circuito de fuente de alimentación de conmutación ajustable: 50 V, 2,5 amperios

El circuito de fuente de alimentación de conmutación variable explicado está diseñado alrededor del dispositivo controlador de fuente de alimentación de modo de conmutación integrado Tipo L4960 de SGS. Las principales características de este regulador de conmutación se pueden resumir a partir de los siguientes datos:

Principales características

1. Rango de voltaje de entrada: 9-50 VCC
2. Voltaje de salida variable de 5 a 40 V.
3. La corriente de salida máxima accesible es: 2,5 amperios.
4. La potencia de salida más alta posible es: 100 Watts.
5. Circuito integrado de arranque suave.
6. Nivel de referencia interno estabilizado con margen de ± 4%
7. Funciona con un puñado de piezas externas.
8. Factor de trabajo: 0-1.
9. Alta eficiencia, teniendo la hasta el 90%.
10. Tiene una protección de sobrecarga térmica interna.
11. Incluye un limitador de corriente interno que garantiza una protección completa contra cortocircuitos.

Las especificaciones de los pines del chip se muestran en la siguiente figura. El L4964 está dentro de un paquete exclusivo de 15 pines, diseñado para manejar hasta 4 A.

El funcionamiento del circuito de arranque suave incorporado y el limitador de corriente se resalta a través de los dibujos de formas de onda que se muestran a continuación, respectivamente.

El circuito de corte por sobrecalentamiento en el L4960 se activa tan pronto como la temperatura de la caja del CI supera los 125 ° C. Por motivos de seguridad, se recomienda el circuito de alimentación de modo de conmutación sugerido con un diseño basado en transformador.

El voltaje de entrada de CA a la PCB se adquiere del devanado secundario del transformador de red, lo que significa que el voltaje de CC al IC está como mínimo 3 V por encima del voltaje de salida necesario con la corriente de salida más alta posible. Es comprensible que el transformador sea esencialmente un modelo toroidal.

Descripción del circuito

Esquema simplificado

Los diagramas de circuito anteriores muestran el diseño de la sección de CA del transformador de red y la fuente de alimentación de conmutación de CC, correspondientemente. El voltaje de CA del lado secundario va a las entradas individuales sobre la placa de suministro, mientras que la toma central está conectada a la línea de tierra.

El voltaje de entrada no regulado, Ui para el IC, proviene de un circuito rectificador de onda completa compuesto por un par de diodos de 3 A 1N5404, D1-D2, junto con un condensador de filtro, Ct. El circuito que consta de R1-C3-C4 resalta la ganancia del bucle de regulación cerrado. Otra etapa del circuito que utiliza C2 -R2 está configurada para generar una frecuencia de oscilador de aproximadamente 100 kHz.

El condensador C5 C5 en realidad tiene dos funciones: esto especifica el tiempo de la rampa de arranque suave como se muestra en la imagen de forma de onda anterior, y también la corriente de cortocircuito promedio. La entrada de retroalimentación del L4962 está acoplada a la unión del divisor de voltaje de salida R3 -R4. El voltaje de salida, Uo, del L4960 se determina utilizando los siguientes cálculos

Uo = 5.1 [(R 3 + R4) / R3] dado que Ui - Uo ≥ 3 V.

Tenga en cuenta que el valor más bajo de Ui tiene que ser 9 V. Podemos obtener un voltaje de salida fijo de 5.1 V (± 4%) tan pronto como se elimine R3 y R4 se cambie con un enlace corto. Si se selecciona R3 con un valor fijo de 5K6, R4 decide individualmente el voltaje de salida:

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

El diseño se puede convertir en una fuente de alimentación de modo de conmutación variable utilizando R3 = 6K8 y actualizando R3 con un potenciómetro de 25K. El diodo D3 está incorporado para proteger el circuito integrado. Este rectificador rápido restringe los picos negativos en el lado de entrada del inductor a un valor inofensivo de 0,6 a 1 V por cada período de apagado del transistor de salida interno de los circuitos integrados.

Si D3 no estuviera allí, el potencial de la patilla 7 del IC aumentaría peligrosamente a muchos voltios por debajo del potencial de tierra. El inductor L1 junto con el diodo D3 y el condensador C6 C7, actúa como un convertidor reductor para regular la salida en un modo conmutado, lo que provoca una disipación de calor mucho menor en comparación con cualquier otro circuito IC lineal como LM338.

Construcción

La pista de PCB compacta y el diseño de los componentes se pueden visualizar en la siguiente imagen.

Montar la placa es realmente muy fácil. Comience eligiendo las resistencias R3 y R4 como se mencionó anteriormente. Primero ensamble las partes que están alrededor del centro de la PCB como, R1… R4 inclusive, así como C2 C5.

Antes de comenzar a soldar las piezas, asegúrese de que el regulador IC1 y el diodo de potencia D1 estén sujetos a través de tornillos / tuercas espalda con espalda sobre un solo disipador de calor común, como se demuestra en la imagen de la superposición del componente.

Recuerde mantener el disipador de calor eléctricamente bien aislado de la lengüeta de metal IC utilizando una arandela de mica más gruesa y un casquillo de material plástico. Puede utilizar el tipo BYV28 para el diodo D3. Cualquiera que sea el tipo de diodo seleccionado, asegúrese de que el aislamiento del micrófono tenga un probador de continuidad.

Presione los pines ICI y D3 en sus orificios de PCB particulares hasta que el disipador de calor se asiente firmemente sobre la superficie de PCB. Ahora, suelde los cables y corte la parte no deseada restante de los cables. Después de esto, instale el resto de las piezas, L1, CI, C6, C7, Cs, D1 y D2.

Asegúrese de observar la orientación y polaridad de los pines del diodo y de los condensadores electrolíticos correctamente. Debe ejercerse una atención excesiva para evitar cualquier tipo de posibilidad de un cortocircuito en el devanado del núcleo del estrangulador con el disipador térmico del CI. Se recomienda asegurar L1 con un conjunto de tuerca y perno de nailon central.

Pruebas y eficiencia

Comience el procedimiento de prueba verificando la ubicación, el aislamiento y la dirección de todos y cada uno de los componentes de la PCB antes de conectar la placa a los cables secundarios del transformador.

Cabe señalar que esta fuente de alimentación de conmutación ajustable necesita una carga conectada a la salida constantemente para funcionar de manera óptima. Cuando el SMPS se alimenta con 30 VCA y una carga de 2 A conectada a un voltaje de salida de 5 V, la temperatura del disipador de calor no debe exceder los 60 ° C a temperatura ambiente.

Se puede esperar que la eficiencia del circuito en tales circunstancias sea de alrededor del 68%. La eficiencia aumenta al 80% cuando Uo = 10 V, 85% a Uo = 15 V, al 87% a Uo = 25 V, todos con una carga nominal de 2 amperios.

Ficha de datos