Vytvořte si vlastní 5v, 1a nastavitelné smps pomocí mrtvého počítače atx napájení

S čarodějnice M ode P ower S výrazem, dodání (SMPS) je nepostradatelnou součástí každé elektronické konstrukce. Používá se k převodu síťového vysokonapěťového střídavého proudu na nízkonapěťový stejnosměrný proud, a to tak, že nejprve převádí síťový střídavý proud na vysokonapěťový stejnosměrný proud a poté přepíná vysokonapěťový stejnosměrný proud na generování požadovaného napětí. Již jsme vyrobili několik SMPS obvodů dříve, jako je tento 5V 2A SMPS obvod a 12V 1A TNY268 SMPS obvod. Dokonce jsme sestavili vlastní transformátor SMPS, který lze použít v našich SMPS designech spolu s IC ovladače.

Možná si toho nevšimnete, ale většina výrobků pro domácnost, jako je mobilní nabíječka, nabíječka notebooku, směrovače Wi-Fi, vyžaduje k provozu spínaný napájecí zdroj a většina z nich je 5V. S ohledem na to vám v tomto článku ukážeme, jak můžete vytvořit obvod 5V, 1A SMPS pomocí záchrany dílů ze starého napájecího zdroje PC ATX.

Varování: Práce se síťovým napájením vyžaduje předchozí dovednosti a dohled. Neotvírejte starý SMPS ani se nepokoušejte postavit nový bez zkušeností. Při nabíjení kondenzátorů a vodičů pod napětím buďte opatrní. Byli jste varováni, buďte opatrní a všude, kde je to potřeba, se obraťte na odborníka.

Aspekty návrhu napájecího zdroje 5V 1A

Než budeme pokračovat dále, vyjasněme si některé základní konstrukční aspekty a ochranné funkce.

Proč byste měli stavět obvod SMPS z napájecího zdroje počítače?

Pro mě je to levné, pak zase levné je velmi drahé slovo, je to doslova zdarma. Možná se ptáte, jak to? Stačí si promluvit s místními prodejnami počítačů, které vám zdarma dají, alespoň tak to bylo v mém případě. Zeptejte se také svých přátel, jestli mají někde ležet někdo z těch zlomených.

Stavba / pořízení transformátoru pro obvod je nejdůležitější částí každého návrhu SMPS, ale tato metoda se tomuto kroku zcela vyhne tím, že zachrání transformátor, ale také přichází s velmi dobrou zkušeností s učením, pokud jste elektronický feťák jako já. Můj napájecí zdroj ATX po záchraně požadovaných dílů je uveden níže.

S tímto designem můžete přidat potenciometr a trochu měnit výstupní napětí. které se v některých případech mohou hodit a nejzajímavější na obvodu je to, že je vyroben s velmi obecnými součástmi, takže pokud něco vybuchne, najít a vyměnit je velmi snadný úkol.

Obvody SMPS fungují odlišně v různých podmínkách, pokud stavíte tento obvod, znalost skutečné vstupní-výstupní charakteristiky vám může pomoci ladit obvod, pokud s ním narazíte na nějaký problém.

Vstupní napětí:

Vzhledem k tomu, že vstupní napětí standardního napájecího zdroje pro PC je 220 V, pracuje na tomto napětí i náš zachráněný obvod. Ale s mým současným nastavením tabulky se pokusím také provozovat obvod se vstupním napětím 85V.

Výstupní napětí:

Výstupní napětí obvodu je 5V s proudem 1A, což znamená, že tento obvod zvládne výkon 5W. Tento obvod pracuje v režimu konstantního napětí, takže výstupní napětí by mělo zůstat téměř stejné bez ohledu na proud zátěže.

Zvlnění výstupu:

Transformátor v tomto obvodu je vyroben profesionálním výrobcem, takže můžeme očekávat malé zvlnění. Od jeho konstrukce v tečkované desce můžeme očekávat trochu větší zvlnění než obvykle.

Funkce ochrany:

Obecně existuje mnoho návrhů ochranných obvodů SMPS, ale náš obvod je vyroben ze starého PC PSU, takže můžeme přidat nebo odečíst ochranné prvky podle požadavku naší konečné aplikace. Můžete si také prohlédnout následující ochranné obvody, které jsme sestavili dříve.

• Ochranný obvod proti přepětí
• Obvod ochrany proti přepólování
• Ochranný obvod proti zkratu
• Ochrana proti nárazovému proudu

Tento obvod použiji k napájení svých projektů IoT. Takže jsem se rozhodl jít s minimální ochrannou funkcí, kterou je tavný odpor na vstupu, a přepěťový ochranný obvod na výstupní části.

Abychom to shrnuli, střídavé síťové napětí pro náš napájecí zdroj by bylo 220 V AC, výstupní napětí bude 5 V DC s 1 A maximálního výstupního proudu. Pokusíme se, aby výstupní vlnové napětí bylo co nejnižší a máme vstupní tavný rezistor s výstupním ochranným obvodem proti přepětí.

Komponenty požadované pro obvod 5V 1A SMPS

Sl. Č	Díly	Typ	Množství	Část ve schématu
1	4,7R	Rezistor	1	R1
2	39R	Rezistor	1	R10
3	56R, 1W	Rezistor	1	R9
4	100R	Rezistor	2	R7, R6
5	220R	Rezistor	1	R5
6	100 tis	Rezistor	1	R2
7	560 tis., 1 W.	Rezistor	2	R3, R4
8	1N4007	Dioda	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Dioda	1	D6
10	1N5819	Dioda	1	D1
11	1N4148	Dioda	1	D7
12	103,50 V	Kondenzátor		C4
13	102, 1 KV	Kondenzátor	2	C3
14	10uF, 400V	Kondenzátor	1	C1
15	100uF, 16V	Kondenzátor	1	C6
16	470uF	Kondenzátor	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Kondenzátor	1	C5
18	3,3uH, 2,66A	Induktor	1	L2
19	2SC945	Tranzistor	1	T1
20	C5353	Tranzistor	1	Q1
21	PC817	Optočlen	1	OK1
22	TL431CLP	Napěťová reference	1	VR1
23	10 tis	Trim pot	1	R11
24	Šroubová svorka	5 mm	2	S1, S2
25	1N5908	Dioda	1	D9
26	Transformátor	Z PC PSU	1	TR1

Schéma zapojení 5V 1A SMPS

Níže uvedený obrázek ukazuje schémata 5V 1A SMPS napájecího zdroje, které sestavíme v tomto kurzu.

Postavil jsem obvod na prkénku a po dokončení to vypadalo takto.

Pojďme pochopit obvod rozdělením na mnoho funkčních bloků a pochopme každý blok.

Tavitelný rezistor:

Nejprve máme R1, která slouží dvěma účelům. Nejprve se chová jako tavitelný odpor. Zadruhé funguje jako odpor omezující proud.

Mostový usměrňovač a filtr:

Dále máme diody 1N4007, D2, D3, D4, D5, z nichž čtyři tvoří můstkový usměrňovač, spolu s 10uF filtračním kondenzátorem pro převod AC na DC.

Vezměte prosím na vědomí, že jsem odstranil PI filtr, protože nebudu používat tento napájecí zdroj kromě nabíjení baterie, pokud máte v úmyslu použít tento jiný způsob, je třeba EMI filtr, můžete jej vždy vytáhnout ze stejného zdroj napájení. Pokud si nejste jisti, co je PI filtr nebo jak funguje, můžete si prohlédnout propojený článek. Můžete si také prohlédnout další návrhy ke snížení EMI v obvodu SMPS, o kterých jsme hovořili dříve.

Startovací odpory:

R3 a R4 tvoří spouštěcí odpory, když je napájeno, spouštěcí odpory jsou zodpovědné za napájení základny primárního spínacího tranzistoru, o rezistoru se budu diskutovat později v článku .

Svorka omezující napětí kolektoru:

Pro omezení kolektorového napětí primárního spínacího tranzistoru Q1 tvoří C3, R2 a D6 klešťový obvod, což je velmi dobrý příklad použití tlumicí sítě ke snížení špičkového napětí při vypnutí a tlumení zvonění. Ve většině případů lze k určení vhodných hodnot pro tlumicí komponenty (Rs a Cs) použít velmi jednoduchou konstrukční techniku. V případech, kdy je zapotřebí optimálnější konstrukce, je použit poněkud složitější postup.

Primární a pomocný spínací tranzistor:

Tranzistor Q1, C5353 je hlavní spínací tranzistor a T1 je pomocný spínací tranzistor v obvodu. C4 a R5 tvoří primární oscilátor, který generuje hlavní spínací signál.

Zpětná vazba a ovládací obvod:

PC817 optočlen OK1 spolu s referenční napětí VR1 a dioda 4148 tvoří zpětnou vazbu a řídicí obvod jiné rezistorové představuje v této části působí pouze jako napěťový dělič, omezovacího odporu a filtrační kondenzátor. Kromě toho jsem přidal potenciometr R11 k oříznutí napětí podle požadavku.

Transformátor, výstupní usměrňovač a filtr:

Transformátor T1 je vyroben z feromagnetického materiálu, který nejen převádí vysokonapěťový střídavý proud na nízkonapěťový střídavý proud, ale také zajišťuje galvanické oddělení. V transformátoru jsou 4 vinutí T1 Pin 1, 2 a 3 je sekundární vinutí, Pin č. 4, 5 je pomocné vinutí, pin č. 6 a 7 je primární vinutí.

Diody D1 a D9 jsou usměrňovací diody obvodu. Kondenzátor C8 je zodpovědný za filtrování 12V a kondenzátor C6 a C7 spolu s L2 tvoří PI filtr pro výstupní sekci.

Ochranný obvod proti přepětí:

K ochraně vašeho aplikačního zařízení před poškozením lze přidat další ochranný obvod proti přepětí, jedná se o velmi jednoduchý obvod, který se skládá z pojistky a Zenerovy diody, jak je vidět výše. Pokud dojde k přepětí, Zenerova dioda vybuchne, a tím vyhodit do vzduchu rychlou pojistku.

5V-1A SMPS obvod pracuje

Nyní je to vyčištěno, pojďme pochopit, jak obvod funguje. Když je do obvodu přivedeno napájení, síťové střídavé napětí se usměrní a filtruje usměrňovacími diodami a kondenzátorem. Poté dva spouštěcí odpory R3, R4 omezují proud na základnu tranzistoru, proto se primární tranzistor mírně zapíná, nyní protéká malý proud primárním vinutím transformátoru, který je kolíky 6 a 7 tranzistoru.

Toto malé množství proudu napájí pomocné vinutí, toto pomocné vinutí začne nabíjet kondenzátor C4 103pF přes odpor R5 220 Ohmů. Napětí na pomocné straně je opět připojeno ke kolektoru optočlenu usměrňovací diodou 1N4148, toto napětí se dostane z emitoru optočlenu a rozdělí se děličem napětí. Nyní se kondenzátor C5 začíná nabíjet 222PF Když je tento kondenzátor nabitý na určitou úroveň, zapne se pomocný tranzistor T1 a primární tranzistor se vypne a kondenzátor C5 se vybije

A cyklus se začne znovu opakovat, čímž se generuje spínací signál. Jakmile začne proces spínání, indukuje se napětí na sekundárním transformátoru ze sekundárního a vytvoří se zpětnovazební obvod pomocí referenční hodnoty napětí VR1 Tl431, úpravou referenčního napětí můžeme nastavit čas zapnutí a vypnutí pomocného tranzistoru, takže můžeme řídit výstupní napětí.

Budování SMPS obvodu

Pro tuto demonstraci je obvod konstruován pomocí tečkované desky pomocí schématu; mějte prosím na paměti, že testuji obvod na mé lavici pro demonstraci, takže jsem nezahrnoval mnoho funkcí ochrany, jako je ochrana proti přepětí a ochrana proti zkratu. Pokud toto používáte k napájení něčeho jiného, ​​doporučuje se to pro tyto ochranné a filtrační obvody.

Výše uvedené testovací nastavení bylo použito k testování obvodu, výstupní napětí napájecího zdroje bylo upraveno na 5,1 V pomocí potenciometru a jedná se o 1A napájecí zdroj, takže může vytáhnout 1A proud ve špičkových podmínkách.

Jak vidíte na obrázku výše, pro testování zátěže jsem použil několik odporů jako zátěž, která spotřebovala asi 1,157 A z našeho obvodu SMPS při 5V. Kompletní testovací video najdete ve spodní části tohoto článku.

Vylepšení designu obvodu SMPS 5V-1A

Existuje poměrně málo věcí, které lze v tomto obvodu vylepšit, například lze na vstup přidat filtr EMI, který zlepší odezvu EMI tohoto obvodu. Poté lze přidat výstupní nadproud a ochranu proti zkratu, aby se zlepšil celkový výkon obvodu. Lze také přidat vstupní přepěťovou a přepěťovou ochranu, která jej chrání před vstupním přepětím. A konečně, pokud je obvod konstruován na desce s plošnými spoji, lze výrazně zlepšit reakci EMI.

Doufám, že jste pochopili výukový program a naučili se, jak sestavit vaše obvody SMPS. Pokud máte nějaké dotazy, nechte je v sekci komentářů níže nebo pro další dotazy použijte naše fóra.