ساخت مدار منبع تغذیه AC به DC وات بالا
محتویات
کمی پیش، در حال ساخت یک مدار RGB LED با دسته ای از لامپ های LED پنج ولت و برنامه پذیر WS2812 بودیم. اما برای روشن کردن لامپ ها، به منبع تغذیه ای با جریان دهی بالا نیاز داشتیم، که متاسفانه چنین منبعی دراختیار نداشتیم. از آنجاییکه با تعداد زیادی لامپ LED مواجه بودیم، به جریان تقریبا 9 آمپر نیاز بود تا لامپ ها با بیشترین شدت روشنایی خود، روشن شوند. همین نیاز ما را به طراحی یک منبع تغذیه رساند. برای این منظور تمام فایل های گربر این پروژه به اشتراک گذاشته شده تا اگر هرکدام از شما قصد ساخت این دستگاه را داشت، بتواند این کار را به آسانی انجام دهد.
در گذشته مدارات منبع تغذیه بسیاری ساخته ایم. به منظور مطالعه بیشتر درباره الکترونیک قدرت، آن ها را مطالعه کنید.
این مدار چه میکند؟
این مدار یک واحد منبع تغذیه وات بالاست که ولتاژ 85 تا 250 ولت RMS AC را به ولتاژ 5 ولت دی سی و توان 60 وات تبدیل میکند. به کمک این توان قادر به تامین جریان 12 آمپری بوده و درنهایت آن را نیز به یک ضریب شکل یا فرم فاکتور کوچک و خروجی ایزوله با بهره بالا تبدیل میکند.
قطعات موردنیاز منبع تغذیه ac به DC وات بالا
سخت افزار یا قطعات استفاده شده در پروژه
- یکسوکننده پل
- ترانسفورماتور کوپلینگ
- کنترل یا مبدل فلای بک flyback CV CC UCC28740 شرکت TI
- کنترلر یکسوساز سنکرون UCC24630 شرکت TI
- اپتوکوپلر
- ماسفت های قدرت
- دیودهای زنر قابل تنظیم TL431
- دیودهای شاتکی
- سلف های قدرت
- قطعات پسیو تکمیلی
نرم افزار استفاده شده در پروژه
- EasyEDA
- ابزار webench شرکت TI برای طراحی منبع تغذیه
انتخاب سخت افزار/نرم افزار پروژه
در ابتدا با ابزار وبنچ (webench) طراحی منبع تغذیه محصول شرکت TI کار کردیم و تعدادی طراحی واقعا مطلوب و کاملا متناسب با قطعات خود یافتیم. پس از اینکه در جنبه های مختلف پروژه مانند سایز کوچک، جریان دهی بالا ( 12 آمپر) برای تغذیه لامپ های LED و بهره بالای مدار به نتیجه مطلوب رسیدیم، شروع به ساخت شماتیک در EasyEDA کردیم. درادامه، PCB را طراحی کرده و دوباره تمام اتصالات را به طور کامل بررسی کردیم تا از وقوع هرگونه اختلال جلوگیری کنیم. واضح است که علاقه ای به مختل شدن پروژه خود نداریم!
قطعات اصلی استفاده شده در این پروژه، یکسوساز پل، ترانسفورماتور کوپلینگ، مبدل فلای بک CV CC UCC28740 از شرکت TI، کنترل کننده یکسوساز سنکرون UCC24630 از شرکت TI، اپتوکوپلرها، ماسفت های قدرت، دیود زنر قابل تنظیم TL431، دیودهای شاتکی، سلف های قدرت و تعدادی قطعه پسیو تکمیلی هستند. مشکلاتی که در حین جهت دادن به طراحی PCB با آن مواجه شدیم، مقداری چالش برانگیز بودند و درکنار آن سیم کشی و اتصال قطعات به هم نیز اندکی مشکل بود.
مدار اتصال
این مدار شامل مراحل زیر است. در ابتدا، یکسوساز، سیگنال متناوب یا ac را به سیگنال DC دارای پالس تبدیل کرده و سپس فیلتر PI، سیگنال DC همراه با پالس را به DC ثابت تبدیل میکند. این ولتاژ DC بالا، توسط مبدل فلای بک برش خورده و حاصل به عنوان ورودی به ترانسفورمر داده میشود. ترانسفورمر نه تنها ولتاژ را کاهش داده بلکه ایزولاسیون گالوانیک یا الکتریکی نیز ایجاد میکند. یک اپتوکوپلر به صورت مداوم بر ولتاژ خروجی نظارت میکند. اپتوکوپلر همچنین برای مبدل فلای بک فیدبک فراهم کرده و عرض پالس را به منظور کنترل ولتاژ خروجی تغییر میدهد. خروجی توسط یک ماسفت توان بالا که توانایی قابل توجهی در هیت سینک یا گرماگیری دارد درایو میشود. به دلیل وجود همین ویژگی است که ماسفت میتواند بارهای زیاد را لود کند.
دستاوردها
دستاوردهایی که به آن ها افتخار میکنیم: طراحی PCB و به پایان رساندن به موقع پروژه و ارائه آن با ویدیو بزرگ ترین دستاورد ما بود.
چه آموختیم؟
این پروژه، تجربه خوبی در یادگیری و کار با کنترلر یا مبدل فلای بک که نه تنها ایزولاسیون فراهم کرده بلکه بهره خوبی نیز فراهم میکند، برای ما به جا گذاشت. همچنین آموختیم که منبع SMPS المانیست که درعین کوچک بودن، بسیار کارآمد بوده و توان بالایی نیز به مدار تحویل میدهد.
در اواخر این هفته، به ساخت PCB و تامین قطعات موردنیاز برای اجرای حرفه ای این پروژه میپردازیم.
این مدار با برق ac سروکار دارد و ولتاژ بالا به قدری خطرناک است که حتی ممکن است باعث مرگ شما بشود. پس حتما پیش از شروع کار احتیاط کرده و ایمنی را درنظر بگیرید. هشدار ما را حتما جدی بگیرید.
