Bygg dine egne 5v, 1a justerbare smps ved hjelp av en død datamaskin atx strømforsyning

A S witch M ode P ower S upply (SMPS) er en uunnværlig del av ethvert elektronisk design. Den brukes til å konvertere nettspenning til lavspenning, og den gjør det ved først å konvertere strømmen til høyspenningstrøm, og deretter bytte høyspenningsstrømmen for å generere ønsket spenning. Vi har allerede laget noen SMPS-kretser tidligere, som denne 5V 2A SMPS-kretsen og 12V 1A TNY268 SMPS-kretsen. Vi bygde til og med vår egen SMPS-transformator som kunne brukes i våre SMPS-design sammen med driver-IC.

Du legger kanskje ikke merke til det, men de fleste husholdningsprodukter som mobillader, bærbar lader, Wi-Fi-rutere, krever en strømforsyning for å bytte modus for å fungere, og de fleste av disse er 5V en. Så med det i tankene, i denne artikkelen, vil vi vise deg hvordan du kan bygge en 5V, 1A SMPS-krets ved å redde deler fra en gammel PC-ATX-strømforsyning.

Advarsel: Arbeid med strømnettet trenger tidligere ferdigheter og tilsyn. Ikke åpne en gammel SMPS eller prøv å bygge en ny uten erfaring. Vær forsiktig med ladede kondensatorer og strømførende ledninger. Du er blitt advart, fortsett med forsiktighet og ta ekspertveiledning når det er nødvendig.

Designhensyn for 5V 1A strømforsyning

Før vi fortsetter, la oss fjerne noen av de grunnleggende designhensyn og beskyttelsesfunksjonene.

Hvorfor skal du bygge en SMPS-krets fra en datamaskins strømforsyning?

For meg er det billig, og igjen er billig et veldig dyrt ord, det er bokstavelig talt gratis. Du kan spørre hvordan det? Bare snakk med de lokale PC-servicebutikkene dine, de vil gi deg det gratis, i det minste var det tilfelle for meg. Spør også vennene dine om de har noen av de ødelagte.

Å bygge / anskaffe transformatoren til kretsen er den mest avgjørende delen av enhver SMPS-design, men denne metoden unngår fullstendig dette trinnet ved å redde transformatoren, og den kommer også med en veldig god læringsopplevelse hvis du er en elektronisk søppel som meg. Min ATX-strømforsyning etter å ha berget de nødvendige delene er vist nedenfor.

Med dette designet kan du legge til et potensiometer og variere utgangsspenningen litt. som kan være nyttig i noen tilfeller, og det mest interessante med kretsen er at den er laget med veldig generiske deler, så hvis noe sprenger å finne og erstatte dem, er det en veldig enkel oppgave.

SMPS-kretser fungerer forskjellig under forskjellige forhold, hvis du bygger denne kretsen, vet du at den faktiske inngangs- og utgangskarakteristikken kan hjelpe deg med å feilsøke kretsen hvis du finner noen problemer med den.

Inngangsspenning:

Siden inngangsspenningen til standard PC PSU er 220V, fungerer vår bergede krets også på den spenningen. Men med mitt nåværende bordoppsett vil jeg prøve å betjene kretsen med en 85V inngangsspenning også.

Utgangsspenning:

Utgangsspenningen til kretsen er 5V med 1A strøm, noe som betyr at denne kretsen kan håndtere en effekt på 5W. Denne kretsen fungerer under konstant spenningsmodus, slik at utgangsspenningen skal være stort sett den samme uavhengig av belastningsstrøm.

Utgangsvipp:

Transformatoren i denne kretsen er laget av en profesjonell produsent, slik at vi kan forvente en lav rippel. Siden konstruksjonen i et prikket brett, kan vi forvente litt mer krusning enn vanlig.

Beskyttelsesfunksjoner:

Generelt er det mange beskyttelseskretser SMPS-design, men kretsen vår er laget av en gammel PC PSU, slik at vi kan legge til eller trekke beskyttelsesfunksjoner i henhold til kravet til den endelige applikasjonen. Du kan også sjekke ut følgende beskyttelseskretser vi bygde tidligere.

• Overspenningsbeskyttelseskrets
• Omvendt polaritetsbeskyttelseskrets
• Kortslutningsbeskyttelseskrets
• Strømbeskyttelse

Jeg skal bruke denne kretsen til å drive IoT-prosjektene mine. Så jeg bestemte meg for å gå med en minimumsbeskyttelsesfunksjon som er en smeltbar motstand ved inngangen, og en overspenningsbeskyttelseskrets ved utgangsseksjonen.

Så for å oppsummere vil vekselstrømspenningen for strømforsyningen vår være 220V vekselstrøm, utgangsspenningen vil være 5V likestrøm med 1A maksimal utgangsstrøm. Vi vil prøve å gjøre utgangsspenningsspenningen så lav som vi kan, og vi har en inngangsmonterbar motstand med en utgangsspenningbeskyttelseskrets.

Komponenter som kreves for 5V 1A SMPS-krets

Sl.nr	Deler	Type	Mengde	Del i skjematisk
1	4.7R	Motstand	1	R1
2	39R	Motstand	1	R10
3	56R, 1W	Motstand	1	R9
4	100R	Motstand	2	R7, R6
5	220R	Motstand	1	R5
6	100K	Motstand	1	R2
7	560K, 1W	Motstand	2	R3, R4
8	1N4007	Diode	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diode	1	D6
10	1N5819	Diode	1	D1
11	1N4148	Diode	1	D7
12	103,50V	Kondensator		C4
1. 3	102, 1KV	Kondensator	2	C3
14	10uF, 400V	Kondensator	1	C1
15	100uF, 16V	Kondensator	1	C6
16	470uF	Kondensator	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Kondensator	1	C5
18	3,3 uH, 2,66A	Induktor	1	L2
19	2SC945	Transistor	1	T1
20	C5353	Transistor	1	Q1
21	PC817	Optokobler	1	OK1
22	TL431CLP	Spenningsreferanse	1	VR1
23	10K	Trim Pot	1	R11
24	Skruterminal	5mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diode	1	D9
26	Transformator	Fra PC PSU	1	TR1

5V 1A SMPS kretsdiagram

Bildet nedenfor viser skjemaene for 5V 1A SMPS strømforsyning som vi skal bygge i denne opplæringen.

Jeg bygget kretsen på et brødbrett, og det så slik ut når den var ferdig.

La oss forstå kretsen ved å bryte den ned til mange funksjonelle blokker, og la oss forstå hver blokk.

Den smeltbare motstanden:

For det første har vi R1 som tjener to formål. For det første fungerer det som en smeltbar motstand. For det andre fungerer det som en strømbegrensende motstand.

The Bridge Rectifier & the Filter:

Deretter har vi 1N4007 dioder, D2, D3, D4, D5, hvorav fire danner bro likeretter, sammen med en 10uF filterkondensator for å konvertere AC til DC.

Vær oppmerksom på at jeg har fjernet PI-filteret fordi jeg ikke kommer til å bruke denne strømforsyningen annet enn å lade et batteri. Hvis du har tenkt å bruke dette på en annen måte, er et EMI-filter et must, du kan alltid trekke det ut fra det samme strømforsyning. Hvis du ikke er sikker på hva som er PI-filter eller hvordan det fungerer, kan du sjekke ut den koblede artikkelen. Du kan også sjekke ut andre design for å redusere EMI i SMPS-krets som vi har diskutert tidligere.

Oppstartsmotstandene:

R3 og R4 danner oppstartsmotstandene, når strømmen tilføres, er oppstartsmotstandene ansvarlige for å drive basen til den primære svitsjetransistoren, jeg vil diskutere mer om motstanden senere i artikkelen .

Collector Voltage Limiting Clamp:

For å begrense kollektorspenningen til den primære svitsjetransistoren Q1 C3, R2 og D6 danner en klemkrets, og dette er et veldig godt eksempel på å bruke et snubbernettverk for å redusere toppspenningen ved avslåing og for å dempe ringingen. I de fleste tilfeller kan en veldig enkel designteknikk brukes til å bestemme passende verdier for snubberkomponentene (Rs og Cs). I de tilfeller der det er behov for en mer optimal design, brukes en noe mer kompleks prosedyre.

Primær og hjelpebytte-transistoren:

Transistor Q1, C5353 er hovedbrytertransistoren og T1 er den ekstra brytertransistoren i kretsen. C4 og R5 danner den primære oscillatoren som genererer hovedsvitsignalet.

Tilbakemelding og kontrollkrets:

Den PC817 optokobler OK1 sammen med spenningsreferansen VR1 og dioden 4148 danner Feedback & Styrekrets andre resistor presenterer i dette parti bare fungerer som en spenningsdeler, strømbegrensende motstand, og filterkondensator. Annet enn det, har jeg lagt til potensiometeret R11 for å trimme spenningen etter behov.

Transformator, utgangsretter og filter:

Transformatoren T1 er laget av et ferromagnetisk materiale, som ikke bare konverterer høyspenning AC til lavspenning AC, men også gir galvanisk isolasjon. Det er 4 viklinger i transformatoren T1 Pin 1, 2 og 3 er sekundærviklingen, Pin no 4, 5 er hjelpelindingen, pin 6 og 7 er den primære viklingen.

Diode D1 og D9 er likeretterdioder for kretsen. Kondensator C8 er ansvarlig for filtrering av 12V, og kondensatoren C6 & C7 sammen med L2 danner PI-filteret for utgangsseksjonen.

Overspenningsbeskyttelseskrets:

En ekstra krets for overspenningsbeskyttelse kan legges til for å beskytte applikasjonsenheten for å bli skadet. Det er en veldig enkel krets som består av en sikring og Zener-dioden som du kan se den ovenfor. Hvis det oppstår en overspenningstilstand, vil Zener-dioden blåse opp, og dermed sprengning av Fast Blow Fuse med den.

5V-1A SMPS-kretsarbeid

Nå, det er ryddet ut, la oss forstå hvordan kretsen fungerer. Når strømmen tilføres kretsen, blir nettstrømmen rettet og filtrert av utbedringsdioder og kondensator. Etter det begrenser de to oppstartsmotstandene R3, R4 strømmen til basen til transistoren, det er derfor den primære transistoren går litt på, nå strømmer litt strøm gjennom den primære viklingen av transformatoren som er pin 6 og 7 i transistoren..

Denne lille mengden strøm aktiverer hjelpeviklingen, denne hjelpeviklingen begynner å lade 103pF kondensatoren C4 gjennom 220 ohm motstanden R5. Igjen er spenningen på hjelpesiden koblet til samleren til optokoblingen med en 1N4148 likeretterdiode, denne spenningen kommer ut av emitteren til optokoblingen og blir delt med en spenningsdeler. Nå begynner C5 222PF kondensatoren å lades Når denne kondensatoren er ladet til et visst nivå, slår hjelpetransistoren T1 på og primærtransistoren slås av, og kondensatoren C5 blir utladet

Og syklusen begynner å gjenta igjen, og dermed genereres et koblingssignal. Når bytteprosessen starter, blir spenningen indusert ved sekundæren til transformatoren fra den sekundære. En tilbakekoblingskrets er laget ved hjelp av VR1 Tl431 spenningsreferansen, ved å justere referansespenningen, kan vi stille inn på og av tid av hjelpetransistoren, slik at vi kan kontrollere utgangsspenningen.

Bygg SMPS-kretsen

For denne demonstrasjonen er kretsen konstruert i et stiplet tavle ved hjelp av skjematisk; Vær oppmerksom på at jeg tester kretsen på benken min for demonstrasjon, så jeg inkluderte ikke mange beskyttelsesfunksjoner som overspenningsbeskyttelse og kortslutningsbeskyttelse. Hvis du bruker dette til å drive noe annet, anbefales det at beskyttelses- og filterkretsene er på.

Ovennevnte testoppsett ble brukt til å teste kretsen, utgangsspenningen til strømforsyningen ble justert til 5,1V ved hjelp av potensiometeret, og det er en 1A strømforsyning slik at den kan trekke 1A strøm i topptilstand.

Som du kan se i bildet ovenfor, for å teste med belastningen, brukte jeg noen motstander som en belastning som forbrukte ca 1,157A fra vår SMPS-krets ved 5V. Den komplette testvideoen finner du nederst i denne artikkelen.

5V-1A SMPS kretsdesignforbedringer

Det er ganske mange ting som kan forbedres i denne kretsen, som et EMI-filter kan legges til på inngangen for å forbedre EMI-responsen til denne kretsen. Deretter kan en utgangsstrøm og kortslutningsbeskyttelse legges til for å forbedre kretsens totale ytelse. En overspenning og overspenningsbeskyttelse kan også legges til for å beskytte den mot overspenning. Og til slutt, hvis kretsen er konstruert i et PCB-kort, kan EMI-responsen forbedres drastisk.

Håper du har forstått veiledningen og lært hvordan du bygger SMPS-kretsene dine. Hvis du har spørsmål, kan du legge dem i kommentarfeltet nedenfor eller bruke forumene våre for flere spørsmål.