DIY:超實(shí)用開(kāi)關(guān)電源制作【附原理圖+PCB】
發(fā)布時(shí)間:2014-07-02 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】本文為大家?guī)?lái)的是一款超實(shí)用開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)思路,同時(shí)給了大家該設(shè)計(jì)的原理圖及PCB設(shè)計(jì),有興趣的電子發(fā)燒友可以自己動(dòng)手跟著原理圖自己選擇元器件DIY,同時(shí)也可以分享下大家DIY開(kāi)關(guān)電源的詳細(xì)過(guò)程。
一、工作原理
我們先熟悉一款開(kāi)關(guān)電源的工作原理,該電源可輸出5V電壓,如圖1所示。
1. 抗干擾電路
在電網(wǎng)輸入端首先設(shè)置一個(gè)NTC5D-9負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,作用是保護(hù)后面的整流橋,剛開(kāi)機(jī)時(shí)熱敏電阻處于冷態(tài),阻值比較大,可以限制輸入電流,正常工作時(shí),電阻比較小。這樣對(duì)開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流起到有效的緩沖作用。
電容CY1、CY2、CY3、CY4用以濾除從工頻電網(wǎng)上進(jìn)入開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和從開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)入工頻電網(wǎng)的不對(duì)稱雜散信號(hào),電容CX1、CX2用以濾除從工頻電網(wǎng)上進(jìn)入開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和從開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)入工頻電網(wǎng)的對(duì)稱雜散信號(hào),用電感L1抑制從工頻電網(wǎng)上進(jìn)入開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和從開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)入工頻電網(wǎng)的頻率相同、相位相反的雜散干擾電流信號(hào)。
采用高頻特性好的瓷片電容和鐵芯電感,實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的高頻輻射不污染工頻電網(wǎng)和工頻電網(wǎng)上的雜散電磁波不會(huì)竄入開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路中而干擾和影響其工作,對(duì)高頻分量或工頻的諧波分量具有急劇阻止通過(guò)功能,而對(duì)于幾百赫茲以下的低頻分量近似一條短路線。
圖1 開(kāi)關(guān)電源的工作原理圖
[page]
2. 整流濾波電路
在電路中D1、D2、D3、D4組成全橋整流電路,把輸入的交流電壓進(jìn)行全波整流,然后用C1進(jìn)行濾波,最后變成直流輸出供電電壓,為后級(jí)的功率變換器供電,整流濾波后的電壓約為300V。
3. UC3842供電與振蕩
300V的脈動(dòng)直流電壓,此電壓經(jīng)R12降壓后給C4充電,供電UC3842的7腳,當(dāng)C4的電壓達(dá)到UC3842的啟動(dòng)電壓門檻值時(shí),UC3842開(kāi)始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖,由6腳輸出推動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作。一旦開(kāi)關(guān)管工作,反饋繞組的能量經(jīng)過(guò)D6整流,C4濾波,又供電到UC3842的7腳,這時(shí)可以不需要 R12的啟動(dòng)了。
C9、R11接UC3842的定時(shí)端,和內(nèi)部電路構(gòu)成振蕩電路,振蕩的工作頻率計(jì)算為:
f=1.8/(Rt*Ct)
代入數(shù)據(jù)可計(jì)算工作頻率:
f=68.18K
4. 穩(wěn)壓電路
該電路主要由精密穩(wěn)壓源T L 4 3 1 和線性光耦P C 8 1 7 組成, 假設(shè)輸出電壓↑ → 經(jīng)過(guò)R 1 6 、R 1 9 、R20、RES3的取樣電壓↑→TL431的1腳電壓↑,當(dāng)該腳電壓大于TL431的基準(zhǔn)電壓2.5V時(shí),TL431的2、3腳導(dǎo)通,→通過(guò)光電耦合到UC3842的2腳,于是UC3842的6腳驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比↓→開(kāi)關(guān)變壓器T1繞組上的能量↓→輸出電壓↓,達(dá)到穩(wěn)壓作用;反之,假設(shè)輸出電壓下降,則穩(wěn)壓過(guò)程與上相反。
R9取得反饋電壓輸入U(xiǎn)C3842,R8,R10,C6是改變UC3842內(nèi)部增益和頻率特性。
5. 過(guò)流、過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路
由于輸入電壓的不穩(wěn)定,或者一些其他的外在因素,有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電路出現(xiàn)短路、過(guò)壓、欠壓等不利于電路工作的現(xiàn)象發(fā)生,因此,電路必須具有一定的保護(hù)功能。
(1)過(guò)流保護(hù)。如果由于某種原因,輸出端短路而產(chǎn)生過(guò)流→開(kāi)關(guān)變壓器繞組能量將快速泄放,為了補(bǔ)充這些能量,開(kāi)關(guān)管必須延長(zhǎng)導(dǎo)通時(shí)間→開(kāi)關(guān)管的漏極電流將大幅度上升,R5兩端的電壓上升,UC3842的腳3上的電壓也上升。當(dāng)該腳的電壓超過(guò)正常值0.3V達(dá)到1V時(shí),UC3842內(nèi)部的PWM比較器輸出高電平,使PWM鎖存器復(fù)位,關(guān)閉輸出。UC3842的腳6無(wú)輸出,開(kāi)關(guān)管截止,實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。
(2)過(guò)壓保護(hù)。如果供電電壓發(fā)生過(guò)壓(在260V以上),變壓器的初級(jí)繞組電壓大大提高,取樣繞組上的電壓經(jīng)過(guò)整流濾波后使UC3842的腳7供電電壓也急劇上升,其腳2的電壓也上升,關(guān)閉6腳輸出,開(kāi)關(guān)管停振,實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。
(3)欠壓保護(hù)。如果電網(wǎng)的電壓低于90V,UC3842的腳1電壓下降,當(dāng)下降lV以下時(shí),UC3842內(nèi)部的PWM比較器輸出高電平,使PWM鎖存器復(fù)位,關(guān)閉6腳輸出。實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。
6. 輸出整流濾波電路
D9、D10、C13、C14、C15是輸出端的整流濾波電路,這部分電路屬于高頻濾波部分。
D9、D10為肖特基二極管,具有高頻快恢復(fù)開(kāi)關(guān)二極管的特性,而且具有正向管壓降低,開(kāi)關(guān)速度快、截止時(shí)反向漏電流小,有利于提高電源的效率,其反向恢復(fù)時(shí)間短,有利于減少高頻噪聲。
[page]
二、制版設(shè)計(jì)
首先繪制原理圖,這里使用的是protel d x p2004軟件。在SCH界面中輸入元器件參數(shù),然后建立原理電路網(wǎng)絡(luò)表,在PCB界面中載入原理電路網(wǎng)絡(luò)表,再建立設(shè)計(jì)參數(shù),最后進(jìn)行元件手工布局和手工布線。
1. PCB板大小設(shè)定
PCB尺寸過(guò)大時(shí),印制線路長(zhǎng),阻抗增加,抗噪能力下降,成本也增加,過(guò)小則散熱不好,且臨近線條細(xì),易受干擾。在此采用外形為矩形,長(zhǎng)寬比例為3:2,長(zhǎng)寬為0.150.10m的板材。
2. 元器件布局
以每個(gè)功能的核心元件為中心,圍繞它進(jìn)行布局。在這里電源輸入級(jí)、功率變換、電源輸出級(jí)、PWM控制單元來(lái)布線,元件均勻、整齊、緊湊排列,按照電路流程安排各個(gè)功能電路單元位置,使得布局便于信號(hào)流通,并使信號(hào)盡量保持一致方向。另外電路中元器件盡量達(dá)到平行排列,方便后面焊接工作。
3. 元器件位置考慮
從電源的整體可靠性的角度考慮,電解電容是電源電路中重要的元件,該元件受溫度的影響大,要遠(yuǎn)離發(fā)熱的功率開(kāi)關(guān)管器件。
PWM控制器芯片UC3842的位置遠(yuǎn)離了開(kāi)關(guān)變壓器的次級(jí)和AC電網(wǎng)輸入端,因?yàn)楣β书_(kāi)關(guān)變換器既是電源中的發(fā)熱源,又是高頻輻射源。PCB圖如圖2所示。
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫(kù)獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無(wú)線開(kāi)發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來(lái)更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無(wú)線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開(kāi)!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開(kāi)啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面
- 用Python自動(dòng)化雙脈沖測(cè)試
- 揭秘電動(dòng)汽車中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開(kāi)關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動(dòng)力電池
動(dòng)力控制
獨(dú)石電容
端子機(jī)
斷路器
斷路器型號(hào)
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機(jī)
二極管
二極管符號(hào)
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機(jī)
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀