Einstellbarer Schaltnetzteil - 50 V, 2,5 Ampere

Der erläuterte Schaltkreis mit variabler Schaltleistung ist um das integrierte Schaltnetzteil-Steuergerät Typ L4960 von SGS herum ausgelegt. Die Hauptmerkmale dieses Schaltreglers lassen sich aus folgenden Daten zusammenfassen:

Haupteigenschaften

1. Eingangsspannungsbereich: 9-50 VDC
2. Ausgangsspannung variabel von 5 bis 40 V.
3. Der maximal zugängliche Ausgangsstrom beträgt: 2,5 Ampere.
4. Die höchstmögliche Ausgangsleistung beträgt: 100 Watt.
5. Integrierte Softstart-Schaltung.
6. Stabilisierter interner Referenzpegel mit ± 4% Marge
7. Funktioniert mit einer Handvoll externer Teile.
8. Einschaltdauer: 0-1.
9. Hohe Effizienz mit das bis zu 90%.
10. Hat einen internen thermischen Überlastschutz.
11. Enthält einen internen Strombegrenzer, der einen vollständigen Kurzschlussschutz gewährleistet.

Die Pin-Spezifikationen des Chips sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Der L4964 ist in einem exklusiven 15-poligen Gehäuse untergebracht, das für bis zu 4 A ausgelegt ist.

Die Funktionsweise der eingebauten Sanftanlaufschaltung und des Strombegrenzers wird durch die unten gezeigten Wellenformzeichnungen hervorgehoben.

Der Übertemperatur-Abschaltkreis im L4960 wird ausgelöst, sobald die IC-Gehäusetemperatur über 125 ° C steigt. Aus Sicherheitsgründen wird der empfohlene Schaltnetzteil mit transformatorbasiertem Layout empfohlen.

Die AC-Eingangsspannung für die Leiterplatte wird von der Sekundärwicklung des Netztransformators erfasst. Dies bedeutet, dass der DC für den IC mindestens 3 V über der erforderlichen Ausgangsspannung mit dem höchstmöglichen Ausgangsstrom liegt. Es ist verständlich, dass der Transformator im Wesentlichen ein Ringmodell ist.

Schaltungsbeschreibung

Vereinfachtes Schema

Die obigen Schaltpläne zeigen das Design des Wechselstromabschnitts des Netztransformators und die DC-Schaltstromversorgung entsprechend. Die Wechselspannung von der Sekundärseite wird an die einzelnen Eingänge über die Versorgungsplatine geleitet, während der mittlere Abgriff an die Erdungsleitung angeschlossen wird.

Die ungeregelte Eingangsspannung Ui für den IC kommt durch eine Vollweggleichrichterschaltung, die aus einem Paar von 3 A-Dioden 1N5404, D1-D2, zusammen mit einem Filterkondensator Ct besteht. Die aus R1-C3-C4 bestehende Schaltung hebt die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises hervor. Eine andere Schaltungsstufe, die C2 -R2 verwendet, ist konfiguriert, um eine Oszillatorfrequenz von ungefähr 100 kHz zu erzeugen.

Der C5-Kondensator C5 hat tatsächlich zwei Funktionen: Dies gibt die Zeit der Sanftanlauframpe an, wie im obigen Wellenformbild gezeigt, und auch den durchschnittlichen Kurzschlussstrom. Der Rückkopplungseingang des L4962 ist mit dem Ausgangsspannungsteiler R3-R4 gekoppelt. Die Ausgangsspannung Uo des L4960 wird unter Verwendung der folgenden Berechnungen bestimmt

Uo = 5,1 [(R 3 + R 4) / R 3], vorausgesetzt, Ui - Uo ≥ 3 V.

Beachten Sie, dass der niedrigste Wert von Ui 9 V sein muss. Wir können eine feste Ausgangsspannung von 5,1 V (± 4%) erhalten, sobald R3 entfernt und R4 mit einer kurzen Verbindung geändert wird. Wenn R3 mit einem festen Wert von 5K6 ausgewählt wird, entscheidet R4 individuell über die Ausgangsspannung:

Uo = 9 V: R4 = 4K3
Uo = 12 V: R4 = 7K6
Uo = 15 V: R4 = 10 K.
Uo = 18 V: R4 = 14K
Uo = 24 V: R4 = 20 K.

Das Design kann durch Verwendung von R3 = 6K8 und Aufrüsten von R3 mit einem 25K-Potentiometer in ein Netzteil mit variablem Schaltmodus umgewandelt werden. Die Diode D3 ist zum Schutz des IC eingebaut. Dieser schnelle Gleichrichter begrenzt die negativen Spitzen auf der Induktoreingangsseite für jede Ausschaltperiode des internen Ausgangstransistors des IC auf harmlose 0,6 bis 1 V.

Wenn D3 nicht vorhanden wäre, würde das Potential von Pin 7 des IC gefährlich auf viele Volt unter das Erdpotential ansteigen. Die Induktivität L1 wirkt zusammen mit der Diode D3 und dem Kondensator C6 C7 wie ein Abwärtswandler zum Regeln des Ausgangs in einem geschalteten Modus, wodurch im Vergleich zu jeder anderen linearen IC-Schaltung wie LM338 eine viel geringere Wärmeableitung verursacht wird.

Konstruktion

Das kompakte Leiterplatten- und Komponentenlayout kann im folgenden Bild dargestellt werden.

Das Zusammenbauen der Platine ist eigentlich sehr einfach. Beginnen Sie mit der Auswahl der Widerstände R3 und R4 wie zuvor erwähnt. Montieren Sie zuerst die Teile, die sich um die Mitte der Platine befinden, wie z. B. R1… R4 inklusive sowie C2 C5.

Vergewissern Sie sich vor dem Löten der Teile, dass der Regler IC1 und die Leistungsdiode D1 über einen einzigen gemeinsamen Kühlkörper durch Schraube / Mutter hintereinander geklemmt sind, wie auf dem Bild der Komponentenüberlagerung gezeigt.

Denken Sie daran, den Kühlkörper mit einer dickeren Glimmerscheibe und einer Kunststoffbuchse elektrisch gut von der IC-Metalllasche isoliert zu halten. Sie können möglicherweise den Typ BYV28 für die Diode D3 verwenden. Unabhängig davon, welcher Diodentyp ausgewählt ist, stellen Sie sicher, dass die Mikrofonisolierung mit einem Durchgangsprüfer versehen ist!

Drücken Sie die ICI- und D3-Stifte bis zum Anschlag in die jeweiligen Leiterplattenlöcher, bis die Kühlkörperbetten fest über der Leiterplattenoberfläche liegen. Löten Sie nun die Kabel und schneiden Sie den verbleibenden unerwünschten Teil der Kabel ab. Installieren Sie danach die restlichen Teile L1, CI, C6, C7, Cs, D1 und D2.

Achten Sie auf die korrekte Ausrichtung und Polarität der Diode und der Elektrolytkondensatoren. Übermäßige Aufmerksamkeit muss angewendet werden, um die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen der Drosselkernwicklung mit dem IC-Kühlkörper zu vermeiden. Es wird empfohlen, L1 mit einer zentralen Nylonschraube und -mutter zu sichern.

Testen und Effizienz

Beginnen Sie den Testvorgang, indem Sie die Platzierung, Isolation und Richtung aller Komponenten auf der Leiterplatte überprüfen, bevor Sie die Platine an die sekundärseitigen Drähte des Transformators anschließen.

Es ist zu beachten, dass dieses einstellbare Schaltnetzteil eine Last benötigt, die ständig am Ausgang angeschlossen ist, um optimal zu arbeiten. Wenn das SMPS mit 30 VAC versorgt wird und eine 2 A-Last an eine Ausgangsspannung von 5 V angeschlossen ist, darf die Kühlkörpertemperatur bei Raumtemperatur etwa 60 ° C nicht überschreiten.

Der Wirkungsgrad der Schaltung kann unter solchen Umständen mit etwa 68% erwartet werden. Der Wirkungsgrad steigt auf 80% bei Uo = 10 V, 85% bei Uo = 15 V und 87% bei Uo = 25 V, alle mit einer Last von 2 Ampere.

Datenblatt