Progettazione di SMPS a bassa potenza sul chip LNK501 utilizzando il programma VDS. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il chip LNK501 è molto conveniente per costruire alimentatori switching fino a 5 watt. Ma il programma PIXIs Designer raccomandato dal produttore presenta limitazioni che non consentono il pieno utilizzo delle capacità di questo microcircuito. L'autore dell'articolo proposto ha superato con successo queste limitazioni: ha calcolato il trasformatore di impulsi utilizzando un altro programma: VIPer Design Software, progettato per i microcircuiti VIPer.

I convertitori flyback a bassa potenza (FFC) sono ampiamente utilizzati nei caricatori di telefoni cellulari, negli alimentatori per lettori audio, nelle fotocamere digitali, nei modem e in varie periferiche per computer. Gli elementi moderni consentono di renderli miniaturizzati, circuitali tecnicamente semplici ed economici.

Come realizzare un alimentatore switching sul chip LNK501 con una tensione di uscita stabilizzata di 3 o 5,5 V è descritto nell'articolo [1]. Ma quando avevo bisogno di una sorgente simile con una tensione di 12 V e una corrente di uscita fino a 0,2 A, in modo del tutto inaspettato (dopotutto, la potenza di un dispositivo del genere non supera i 2,4 W, il che è abbastanza coerente con il microcircuito utilizzato) , è stato ottenuto un risultato negativo. Si è scoperto che il programma specializzato PIXIs Designer menzionato nell'articolo [1], progettato per calcolare un trasformatore di impulsi in un OHP, non è in grado di far fronte a tale compito. Il programma presuppone l'uso con questo microcircuito di trasformatori su nuclei magnetici in ferrite di soli tre tipi: EE13, EE16, EE19. Quando si progetta il convertitore richiesto, anche nel più grande dei nuclei magnetici elencati, la ferrite entra in saturazione (l'induzione magnetica calcolata raggiunge un valore di 0,45 T, che supera significativamente lo 0,38 T consentito). Poiché il contenuto delle celle nel programma è bloccato dalla modifica, l'utente non potrà inserire nei calcoli i parametri del proprio trasformatore. Ciò significa che il programma non consente all'utente di calcolare gli alimentatori per tensioni standard di 9 e 12 V, il che restringe notevolmente l'ambito dei microcircuiti LNK501.

Fig. 1

Pertanto, per progettare l'SMPS richiesto, si è deciso di utilizzare il programma VDS - VIPer Design Software. La rivista "Radio" ha già descritto l'utilizzo di questo programma per la progettazione di OCP su circuiti integrati della serie TOPSwitch-ll [2]. Anche l'esperienza con LNK501 ha avuto successo. Il diagramma schematico del dispositivo calcolato è mostrato in fig. 1. Si differenzia dal prototipo (Fig. 1 in [1]) per i valori nominali di alcuni elementi e per la presenza dell'indicatore HL1 on, che, insieme al resistore limitatore di corrente R4, fornisce un carico minimo.

Fig. 2

Sulla fig. La figura 2 mostra la caratteristica di carico dell'unità a una tensione di ingresso di 220 V. Un carico di resistenza nominale assorbe 0,17 A a una tensione di uscita di 12 V. In fig. 3 mostra la dipendenza della tensione di uscita dalla tensione di ingresso ad una resistenza di carico nominale.

Fig. 3

Il principio di funzionamento dell'OCP sul chip LNK501 è descritto in dettaglio nell'articolo [1]. Il compito di progettare un SMPS si riduce al calcolo di un trasformatore di impulsi. La sequenza di tale calcolo nel programma VDS: impostare l'intervallo della tensione di ingresso 176 ... 264 V; selezionare il controller VIPer53A SHI nel pacchetto DIP8, il valore della tensione riflessa è 50 V (come in [1]), la frequenza di commutazione è 42 kHz; tensione e corrente di uscita - rispettivamente 12 V e 0,2 A.

Per un trasformatore di impulsi è stato utilizzato un nucleo magnetico in ferrite M2000NM1 di dimensione B22, tra le cui metà è stata inserita una rondella in materiale amagnetico di spessore 0,1 mm (il gap amagnetico totale equivalente è 0,2 mm). L'avvolgimento primario contiene 87 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0,21 mm. La sua induttanza misurata è di 2,62 mH. Nel programma è stato scelto un analogo estraneo vicino: il circuito magnetico RM8 in ferrite N27. Dopo l'installazione forzata nel programma dell'induttanza misurata dell'avvolgimento primario e del numero di giri in esso contenuto, è stato ottenuto un risultato abbastanza accettabile: con una corrente massima di 228 mA, l'induzione magnetica non supera 0,109 T.

In conformità con i dati del passaporto del microcircuito LNK501, la limitazione della corrente interna si verifica a livello di 0,24 ... 0,27 A. Per un funzionamento affidabile e stabile dell'alimentatore, è preferibile non aumentare la corrente attraverso il microcircuito oltre 0,24 A alla massima corrente di carico.

Fig. 4

Per qualsiasi combinazione di tensione di ingresso e corrente di carico, il trasformatore funziona in modalità corrente intermittente, come raccomandato dagli sviluppatori del chip LNK501. I risultati del calcolo utilizzando il programma VDS hanno mostrato che con i parametri forzati dell'avvolgimento primario del trasformatore, l'avvolgimento secondario dovrebbe contenere 22 spire di filo PEV-2 con un diametro di 0,6 mm. Nel trasformatore del dispositivo non è presente alcun avvolgimento di comunicazione, quindi le informazioni del programma corrispondente non vengono utilizzate. Gli avvolgimenti sono isolati tra loro da più strati di tessuto verniciato. Tutti gli elementi dell'alimentatore (eccetto SA1 e FU1) sono installati su un circuito stampato (Fig. 4) realizzato in laminato in fibra di vetro su un solo lato di 1,5 mm di spessore. L'aspetto della tavola con i dettagli è mostrato nella foto (Fig. 5). Durante il montaggio, le metà del circuito magnetico del trasformatore sono fissate saldamente alla scheda con una vite MZ attraverso il foro centrale, la vite è isolata dal circuito magnetico con una rondella getinaks e un pezzo di tubo in PVC viene messo sulla vite, il dado sulla tavola si fissa con una goccia di vernice nitro. Non c'è rumore acustico nel trasformatore anche senza impregnazione. A causa dei piccoli campi elettromagnetici dispersi esterni del circuito magnetico corazzato, lo schermo cortocircuitato in nastro di rame, raccomandato in [1], non viene utilizzato.

Fig. 5

Nella fase di regolazione, la resistenza del resistore R2 è stata ridotta dall'originale 20 kΩ a 18 kΩ per impostare la tensione di uscita a 12 V con una corrente di carico di 0,2 A. Il riscaldamento di eventuali elementi non è stato rilevato. Ciò ha permesso di installare il chip sulla scheda tramite il pannello adattatore DIP8.

Pertanto, utilizzando il programma VDS, puoi completare in modo rapido ed efficiente un progetto OHP a bassa potenza su un circuito magnetico adatto e un chip LNK501 di cui dispone un radioamatore. Gli oscillogrammi di correnti e tensioni ottenuti dal programma sono vicini a quelli reali.

Letteratura

1. Pletnev E. Alimentatore switching di piccole dimensioni basato sul microcircuito LNK501. - Radio, 2006, n. 5, pag. 32-34.
2. Kosenko S. Progettazione di SMPS con esecuzione inversa su TOPSwitch-ll utilizzando il programma VDS. - Radio, 2006, n. 3, pag. 30-32.

Autore: S. Kosenko, Voronezh; Pubblicazione: radioradar.net

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