- 5V 1A 전원 공급 장치에 대한 설계 고려 사항
- 5V 1A SMPS 회로에 필요한 부품
- 5V 1A SMPS 회로도
- 5V-1A SMPS 회로 작동
- SMPS 회로 구축
- 5V-1A SMPS 회로 설계 개선
S의 마녀 M의 송시 된 P 심고 S upply (SMPS)는 임의의 전자 설계의 필수적인 부분이다. 주전원 고전압 AC를 저전압 DC로 변환하는 데 사용되며 먼저 주전원 AC를 고전압 DC로 변환 한 다음 고전압 DC를 전환하여 원하는 전압을 생성합니다. 우리는 이미 5V 2A SMPS 회로 및 12V 1A TNY268 SMPS 회로와 같은 몇 가지 SMPS 회로를 이미 만들었습니다. 심지어 드라이버 IC와 함께 SMPS 설계에 사용할 수있는 자체 SMPS 변압기를 구축했습니다.
눈치 채지 못할 수도 있지만 모바일 충전기, 노트북 충전기, Wi-Fi 라우터와 같은 대부분의 가정용 제품은 작동하려면 스위칭 모드 전원 공급 장치가 필요하며 대부분은 5V입니다. 이를 염두에두고이 기사에서는 오래된 일회용 PC ATX 전원 공급 장치에서 부품을 회수 하여 5V, 1A SMPS 회로 를 구축하는 방법을 보여줍니다.
경고: AC 주전원으로 작업하려면 사전 기술과 감독이 필요합니다. 이전 SMPS를 열거 나 경험없이 새 SMPS를 구축하지 마십시오. 충전 된 커패시터 및 활선 주위에주의하십시오. 경고를 받았으며 신중하게 진행하고 필요할 때마다 전문가의 지침을 따르십시오.
5V 1A 전원 공급 장치에 대한 설계 고려 사항
계속 진행하기 전에 몇 가지 기본 설계 고려 사항 및 보호 기능을 정리해 보겠습니다.
컴퓨터 전원 공급 장치에서 SMPS 회로를 구축해야하는 이유는 무엇입니까?
나에게 그것은 싸다. 그리고 또 싸다는 것은 매우 비싼 단어이다. 말 그대로 무료 다. 어떻게 그렇게 물어볼 수 있습니까? 해당 지역의 PC 서비스 상점에 문의하면 최소한 무료로 줄 것입니다. 또한 주변에 깨진 물건이 있는지 친구에게 물어보십시오.
회로 용 변압기를 구축 / 조달하는 것은 모든 SMPS 설계에서 가장 중요한 부분이지만,이 방법은 변압기를 구제함으로써이 단계를 완전히 피할 수 있으며 나 같은 전자 중독자라면 매우 좋은 학습 경험을 제공합니다. 필요한 부품을 구제 한 후 내 ATX 전원 공급 장치는 다음과 같습니다.
이 설계에서는 전위차계를 추가하고 출력 전압을 약간 변경할 수 있습니다. 어떤 경우에는 유용 할 수 있으며 회로에 대한 가장 흥미로운 점은 매우 일반적인 부품으로 만들어 졌기 때문에 무언가 폭발하면 부품을 찾고 교체하는 것은 매우 쉬운 작업입니다.
SMPS 회로는 다른 조건에서 다르게 작동합니다.이 회로를 구축하는 경우 실제 입력-출력 특성을 알고 있으면 문제가 발견되면 회로를 디버그하는 데 도움이 될 수 있습니다.
입력 전압:
표준 PC PSU의 입력 전압은 220V이므로인양 회로도 해당 전압에서 작동합니다. 그러나 현재 테이블 설정을 사용하여 85V 입력 전압으로 회로를 작동하려고합니다.
출력 전압:
회로의 출력 전압은 정격 전류가 1A 인 5V이며, 이는이 회로가 5W의 전력을 처리 할 수 있음을 의미합니다. 이 회로는 정전압 모드 에서 작동 하므로 출력 전압은 부하 전류에 관계없이 거의 동일하게 유지되어야합니다.
출력 리플:
이 회로의 변압기는 전문 제조업체에서 제작하므로 낮은 리플을 기대할 수 있습니다. 점선 보드 구조이기 때문에 평소보다 조금 더 많은 리플을 기대할 수 있습니다.
보호 기능:
일반적으로 SMPS 설계 에는 많은 보호 회로가 있지만 우리의 회로는 오래된 PC PSU로 만들어져 있으므로 최종 응용 프로그램의 요구 사항에 따라 보호 기능을 추가하거나 제거 할 수 있습니다. 이전에 구축 한 다음 보호 회로를 확인할 수도 있습니다.
- 과전압 보호 회로
- 역 극성 보호 회로
- 단락 보호 회로
- 돌입 전류 보호
이 회로를 사용하여 IoT 프로젝트에 전력을 공급할 것입니다. 그래서 입력에 가용 저항 인 최소 보호 기능과 출력 부분에 과전압 보호 회로를 사용하기로 결정했습니다.
요약하면 전원 공급 장치의 AC 주전원 전압은 220V AC이고 출력 전압은 5V DC이며 최대 출력 전류는 1A입니다. 출력 리플 전압을 가능한 낮게 만들려고 노력할 것이며 출력 과전압 보호 회로가있는 입력 가용 저항이 있습니다.
5V 1A SMPS 회로에 필요한 부품
Sl. 아니요 |
부속 |
유형 |
수량 |
회로도의 일부 |
1 |
4.7R |
저항기 |
1 |
R1 |
2 |
39R |
저항기 |
1 |
R10 |
삼 |
56R, 1W |
저항기 |
1 |
R9 |
4 |
100R |
저항기 |
2 |
R7, R6 |
5 |
220R |
저항기 |
1 |
R5 |
6 |
10 만 |
저항기 |
1 |
R2 |
7 |
560K, 1W |
저항기 |
2 |
R3, R4 |
8 |
1N4007 |
다이오드 |
4 |
D2, D3, D4, D5 |
9 |
UF4007 |
다이오드 |
1 |
D6 |
10 |
1N5819 |
다이오드 |
1 |
D1 |
11 |
1N4148 |
다이오드 |
1 |
D7 |
12 |
103,50V |
콘덴서 |
C4 |
|
13 |
102, 1KV |
콘덴서 |
2 |
C3 |
14 |
10uF, 400V |
콘덴서 |
1 |
C1 |
15 |
100uF, 16V |
콘덴서 |
1 |
C6 |
16 |
470uF |
콘덴서 |
2 |
C7, C8 |
17 |
222pF, 50V |
콘덴서 |
1 |
C5 |
18 |
3.3uH, 2.66A |
인덕터 |
1 |
L2 |
19 |
2SC945 |
트랜지스터 |
1 |
T1 |
20 |
C5353 |
트랜지스터 |
1 |
Q1 |
21 |
PC817 |
광 커플러 |
1 |
OK1 |
22 |
TL431CLP |
전압 레퍼런스 |
1 |
VR1 |
23 |
10,000 |
트림 냄비 |
1 |
R11 |
24 |
나사 터미널 |
5mm |
2 |
S1, S2 |
25 |
1N5908 |
다이오드 |
1 |
D9 |
26 |
변신 로봇 |
PC PSU에서 |
1 |
TR1 |
5V 1A SMPS 회로도
아래 이미지는 이 튜토리얼에서 구축 할 5V 1A SMPS 전원 공급 장치 의 회로도를 보여줍니다.
나는 브레드 보드에 회로를 만들었고 완성되었을 때 이렇게 보였다.
회로를 여러 기능 블록으로 나누어 이해하고 각 블록을 이해합시다.
가용성 저항기:
첫째, 두 가지 목적을 제공하는 R1 이 있습니다. 첫째, 가용성 저항기 역할을합니다. 둘째, 전류 제한 저항 역할을합니다.
브리지 정류기 및 필터:
다음으로 1N4007 다이오드, D2, D3, D4, D5가 있으며, 그중 4 개는 브리지 정류기를 형성하고 10uF 필터 커패시터와 함께 AC를 DC로 변환합니다.
배터리를 충전하는 것 외에는이 전원 공급 장치를 사용하지 않을 것이기 때문에 PI 필터를 제거했습니다. 다른 방법으로 사용하려는 경우 EMI 필터가 필요합니다. 항상 동일한 장치에서 꺼낼 수 있습니다. 전원 공급 장치. PI 필터가 무엇인지 또는 어떻게 작동하는지 확실하지 않은 경우 링크 된 기사를 확인할 수 있습니다. 앞서 논의한 SMPS 회로에서 EMI를 줄이기위한 다른 설계도 확인할 수 있습니다.
시작 저항기:
R3 과 R4 는 스타트 업 저항을 형성하고, 전원이 공급되면 스타트 업 저항이 1 차 스위칭 트랜지스터의베이스에 전원을 공급하는 역할을합니다 . 이 기사의 뒷부분에서 저항에 대해 자세히 설명하겠습니다 .
수집기 전압 제한 클램프:
1 차 스위칭 트랜지스터 Q1 의 콜렉터 전압 을 제한하기 위해 C3, R2 및 D6 은 클램프 회로를 형성합니다. 이것은 스 너버 네트워크 를 사용하여 턴 오프시 피크 전압 을 낮추고 링잉 을 감쇠 시키는 아주 좋은 예입니다. 대부분의 경우 매우 간단한 설계 기술을 사용하여 스 너버 구성 요소 (R 및 C)에 적합한 값을 결정할 수 있습니다. 보다 최적의 설계가 필요한 경우 다소 복잡한 절차가 사용됩니다.
기본 및 보조 스위칭 트랜지스터:
트랜지스터 Q1, C5353은 주 스위칭 트랜지스터 이고 T1 은 회로 의 보조 스위칭 트랜지스터 입니다. C4 및 R5 는 주 스위칭 신호를 생성하는 1 차 발진기를 형성합니다.
피드백 및 제어 회로:
PC817 광 커플러 OK1 함께 기준 전압 VR1 과 다이오드 (4148 개) 를 형성한다 피드백 제어 회로 및 이 부분에서 다른 저항 선물은 분압기, 전류 제한 저항과 필터 캐패시터로서 작용한다. 그 외에 요구 사항에 따라 전압을 트리밍하기 위해 전위차계 R11을 추가했습니다.
변압기, 출력 정류기 및 필터:
변압기 T1은 고전압 AC를 저전압 AC로 변환 할뿐만 아니라 갈바닉 절연을 제공하는 강자성 재료로 만들어집니다. 변압기 에는 4 개의 권선이 있습니다. T1 핀 1, 2, 3 은 2 차 권선, 핀 4, 5 는 보조 권선, 핀 6 및 7 은 1 차 권선입니다.
다이오드 D1 및 D9는 회로의 정류기 다이오드입니다. 커패시터 C8은 12V를 필터링하고 커패시터 C6 및 C7은 L2와 함께 출력 섹션에 대한 PI 필터를 형성합니다.
전압 보호 회로에:
애플리케이션 장치의 손상을 방지하기 위해 추가 과전압 보호 회로를 추가 할 수 있습니다. 위에서 볼 수 있듯이 퓨즈와 제너 다이오드로 구성된 매우 간단한 회로입니다. 과전압 상태가 발생하면 제너 다이오드가 끊어집니다. 위 불고 빠른 타격 퓨즈 그것입니다.
5V-1A SMPS 회로 작동
이제 정리되었습니다. 회로가 어떻게 작동하는지 이해합시다. 회로에 전원이 공급되면 전원 AC가 정류 다이오드와 커패시터에 의해 정류되고 필터링됩니다. 그 후, 두 개의 시작 저항 R3, R4는 전류를 트랜지스터의베이스로 제한하므로 1 차 트랜지스터가 약간 켜지고 이제 트랜지스터의 핀 6과 7 인 변압기의 1 차 권선을 통해 약간의 전류가 흐릅니다..
이 소량의 전류는 보조 권선에 전원을 공급하고,이 보조 권선은 220Ω 저항 R5를 통해 103pF 커패시터 C4를 충전하기 시작합니다. 다시 보조 측의 전압은 1N4148 정류 다이오드를 사용하여 옵토 커플러의 컬렉터에 연결되며,이 전압은 옵토 커플러의 이미 터에서 나와 전압 분배기로 분할됩니다. 이제 C5 222PF 커패시터가 충전을 시작합니다이 커패시터가 일정 수준까지 충전되면 보조 트랜지스터 T1이 켜지고 1 차 트랜지스터가 꺼지고 커패시터 C5가 방전됩니다.
그리고 사이클이 다시 반복되기 시작하여 스위칭 신호가 생성됩니다. 스위칭 프로세스가 시작되면 전압이 2 차측 변압기의 2 차측에서 유도되고 VR1 Tl431 전압 기준의 도움으로 피드백 회로가 만들어지며 기준 전압을 조정하여 켜기 및 끄기 시간을 설정할 수 있습니다 따라서 출력 전압을 제어 할 수 있습니다.
SMPS 회로 구축
이 데모를 위해 회로는 회로도를 사용하여 점선 보드로 구성됩니다. 데모를 위해 벤치에서 회로를 테스트하고 있으므로 과전압 보호 및 단락 보호와 같은 많은 보호 기능을 포함하지 않았습니다. 이것을 사용하여 다른 것에 전원을 공급하는 경우 보호 및 필터 회로를 켜는 것이 좋습니다.
위의 테스트 설정은 회로 테스트에 사용되었으며 전원 공급 장치의 출력 전압은 전위차계를 사용하여 5.1V로 조정되었으며 1A 전원 공급 장치이므로 피크 조건에서 1A 전류를 끌어 올 수 있습니다.
위의 이미지에서 볼 수 있듯이 부하 테스트를 위해 5V에서 SMPS 회로에서 약 1.157A를 소비하는 부하로 일부 저항을 사용했습니다. 전체 테스트 비디오는이 기사 하단에서 찾을 수 있습니다.
5V-1A SMPS 회로 설계 개선
이 회로의 EMI 응답을 개선하기 위해 입력에 EMI 필터를 추가 할 수있는 것과 같이이 회로에서 개선 할 수있는 몇 가지 사항이 있습니다. 그런 다음 출력 과전류 및 단락 보호를 추가하여 회로의 전체 성능을 향상시킬 수 있습니다. 또한 입력 서지로부터 보호하기 위해 입력 과전압 및 서지 보호를 추가 할 수 있습니다. 마지막으로 회로를 PCB 보드로 구성하면 EMI 응답을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.
튜토리얼을 이해하고 SMPS 회로를 구축하는 방법을 배웠기를 바랍니다. 질문이 있으시면 아래 댓글 섹션에 남겨 주시거나 더 많은 질문을 위해 포럼을 사용하십시오.