Cómo modificar SMPS para salida de voltaje y corriente ajustable

Cómo modificar SMPS para salida de voltaje y corriente ajustable

Este artículo analiza un método a través del cual cualquier SMPS listo para usar se puede convertir en un circuito smps de corriente variable usando algunos enlaces de puente externos.



En uno de los artículos anteriores aprendimos cómo hacer un circuito SMPS de voltaje variable empleando una etapa de reguladores de derivación simple, en el presente truco también empleamos la misma etapa de circuito para implementar una función de salida de corriente variable.

Que es SMPS

SMPS son las siglas de Switch-Mode-Power-Supply, que utiliza un convertidor de conmutación basado en ferrita de alta frecuencia para convertir AC 220V en DC. El uso de una alta frecuencia transformador de ferrita hace que el sistema sea altamente eficiente en términos de compacidad, pérdida de energía y costo.





El concepto SMPS actual ha reemplazado casi por completo a los tradicionales transformadores de núcleo de hierro y ha transformado estas unidades en alternativas de adaptadores de energía mucho más compactos, livianos y eficientes.

Sin embargo, dado que las unidades SMPS están comúnmente disponibles como módulos de voltaje fijo, lograr un voltaje preferido según las necesidades de la aplicación del usuario se vuelve bastante difícil.



Por ejemplo, para cargar una batería de 12 V, es posible que se necesite un voltaje de salida de alrededor de 14,5 V, pero este valor, al ser bastante extraño y no estándar, puede resultar extremadamente difícil obtener un SMPS clasificado con estas especificaciones en el mercado.

Aunque se pueden encontrar circuitos SMPS variables en el mercado, estos pueden ser más costosos que las variantes de voltaje fijo ordinarias, por lo tanto, encontrar un método para transformar un SMPS de voltaje fijo existente en un tipo variable parece más interesante y deseable.

Investigando un poco el concepto pude encontrar un método muy simple para implementar el mismo, aprendamos cómo realizar esta modificación.

Encontrarás uno popular Circuito SMPS de 12V 1amp en mi blog, que en realidad tiene una función de voltaje variable incorporada.

La función del optoacoplador en SMPS

En la publicación vinculada anterior, discutimos cómo un optoacoplador jugó un papel importante al proporcionar la característica de salida constante crucial para cualquier SMPS.

La función del optoacoplador se puede entender con la siguiente breve explicación:

El optoacoplador posee un circuito integrado de LED / fototransistor, este dispositivo está integrado con la etapa de salidas SMPS de modo que cuando la salida tiende a elevarse por encima del umbral inseguro, el LED dentro del opto se enciende y obliga al fototransistor a conducir.

El fototransistor, a su vez, está configurado a través de un punto sensible de 'apagado' de la etapa del controlador SMPS en el que la conducción del fototransistor obliga a la etapa de entrada a apagarse.

La condición anterior da como resultado que la salida SMPS también se apague instantáneamente, sin embargo, en el momento en que se inicia esta conmutación, corrige y restaura la salida a la zona segura y el LED dentro del opto se desactiva, lo que una vez más enciende la etapa de entrada del SMPS.

Esta operación continúa ciclando rápidamente de encendido a apagado y viceversa asegurando un voltaje constante en la salida.

Corriente ajustable Modificación SMPS

Para lograr una función de control de corriente dentro de cualquier SMPS, nuevamente buscamos la ayuda del optoacoplador.

Implementamos una modificación simple usando una configuración de transistor BC547 como se muestra a continuación:

Refiriéndonos al diseño anterior, obtenemos una idea clara sobre cómo modificar o hacer un circuito de controlador SMPS de corriente variable.

El optoacoplador (indicado por un cuadrado rojo) estará presente de forma predeterminada para todos los módulos SMPS, y asumiendo que el TL431 no está presente, es posible que tengamos que configurar toda la configuración asociada con el LED del optoacoplador.

Si la etapa TL431 ya forma parte del circuito SMPS, en ese caso solo tenemos que considerar la integración de la etapa BC547 que pasa a ser la única responsable del control de corriente propuesto del circuito.

El BC547 se puede ver conectado con su colector / emisor a través del cátodo / ánodo de TL431 IC, y la base de BC547 se puede ver conectada con la salida (-) del SMPS a través de un grupo de resistencias seleccionables Ra, Rb, Rc, Rd .

Estas resistencias que se encuentran entre la base y el emisor del transistor BC547 comienzan a funcionar como sensores de corriente para el circuito.

Estos se calculan adecuadamente de manera que al cambiar la conexión del puente a través de los contactos relevantes, se introducen diferentes límites de corriente en la línea.

Cuando la corriente tiende a aumentar más allá del umbral establecido según lo determinado por los valores de las resistencias correspondientes, se desarrolla una diferencia de potencial a través de la base / emisor del BC547 que se vuelve suficiente para encender el transistor, cortocircuitando el TL431 IC entre el opto LEd y tierra.

La acción anterior enciende instantáneamente el LED del opto, enviando una señal de 'falla' al lado de entrada del SMPS a través del transistor de foto incorporado del opto.

La condición intenta inmediatamente ejecutar un apagado a través del lado de salida que a su vez detiene la conducción del BC547 y la situación fluctúa de ENCENDIDO a APAGADO y ENCENDIDO rápidamente asegurando que la corriente nunca exceda el umbral predeterminado.

Las resistencias Ra ... Rd se pueden calcular utilizando la siguiente fórmula:

R = 0,7 / umbral de corriente de corte

Por ejemplo, supongamos que queremos conectar un LED a la salida con una corriente nominal de 1 amperio.

Podemos establecer el valor de la resistencia correspondiente (seleccionada por el puente) como:

R = 0,7 / 1 = 0,7 ohmios

La potencia de la resistencia se puede obtener simplemente multiplicando las variantes, es decir, 0,7 x 1 = 0,7 vatios o simplemente 1 vatio.

La resistencia calculada asegura que la corriente de salida al LED nunca cruce la marca de 1 amperio, protegiendo así al LED de daños, otros valores para las resistencias restantes pueden calcularse apropiadamente para obtener la opción de corriente variable deseada en el módulo SMPS.

Modificación de un SMPS fijo en SMPS de voltaje variable

Esta publicación siguiente intenta determinar un método a través del cual cualquier SMPS podría convertirse en una fuente de alimentación variable para lograr cualquier nivel de voltaje deseado desde 0 hasta el máximo.

¿Qué es Shunt Regulator?

Encontramos que emplea una etapa de circuito regulador en derivación para ejecutar la función de voltaje variable en el diseño.

Otro aspecto interesante es que este dispositivo regulador de derivación implementa la característica regulando la entrada del optoacoplador del circuito.

Ahora, dado que se emplea invariablemente una etapa de optoacoplador de retroalimentación en todos los circuitos SMPS, al introducir un regulador de derivación se puede transformar fácilmente un SMPS fijo en una contraparte variable.

De hecho, también se puede hacer un circuito SMPS variable utilizando el mismo principio que se explicó anteriormente.

Es posible que desee obtener más información sobre ¿Qué es un regulador de derivación y cómo funciona? .

Procedimientos:

Con referencia al siguiente circuito de ejemplo, podemos encontrar la ubicación exacta del regulador de derivación y sus detalles de configuración:

Vea el lado inferior derecho del diagrama marcado con líneas punteadas rojas, muestra la sección variable del circuito que nos interesa. Esta sección se hace responsable de las acciones de regulación de voltaje previstas.

Aquí, la resistencia R6 se puede reemplazar con una olla de 22K para hacer que el diseño sea variable.

La ampliación de esta sección proporciona una mejor vista de los detalles involucrados:

Identificación del optoacoplador

Si tiene un circuito SMPS de voltaje fijo, ábralo y solo busque el optoacoplador en el diseño, se ubicaría principalmente alrededor del transformador de ferrita central, como se puede ver en la siguiente imagen:

Una vez que haya encontrado el optoacoplador, limpie quitando todas las partes asociadas en el lado de salida del opto, es decir, a través de los pines que pueden estar hacia el lado de salida de la PCB SMPS.

Y conecte o integre estos pines del opto con el circuito ensamblado usando el TL431, que se muestra en el diagrama anterior.

Puede ensamblar la sección TL431 en una pequeña pieza de PCB de uso general y pegarla en la placa SMPS principal.

Si su circuito SMPS no tiene una bobina de filtro de salida, simplemente puede cortar los dos positivos del circuito TL431 y unir la terminación al cátodo del diodo de salida SMPS.

Sin embargo, suponga que su SMPS ya incluye el circuito TL431 con el optoacoplador, luego simplemente busque la posición de la resistencia R6 y reemplácela con una olla (vea la ubicación de R6 en el primer diagrama anterior).

No olvide agregar una resistencia de 220 ohmios o 470 ohmios en serie con el POT; de lo contrario, ajustar el potenciómetro al nivel más alto podría dañar instantáneamente el dispositivo de derivación TL431.

Eso es todo, ahora sabe exactamente cómo convertir o hacer un circuito SMPS de voltaje variable usando los pasos explicados anteriormente.

ACTUALIZAR

La siguiente imagen muestra quizás la forma más fácil de personalizar un circuito SMPS para obtener características de voltaje y corriente variables. Vea cómo se deben configurar los potenciómetros o ajustes preestablecidos en el optoacoplador para obtener los resultados deseados:

Si tiene más dudas sobre el diseño o la explicación, no dude en expresarnos a través de sus comentarios.




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