- Pertimbangan Desain untuk Catu Daya 5V 1A
- Komponen yang Diperlukan untuk Sirkuit SMPS 5V 1A
- Diagram Sirkuit SMPS 5V 1A
- 5V-1A SMPS Sirkuit Bekerja
- Membangun Sirkuit SMPS
- Perbaikan Desain Sirkuit SMPS 5V-1A
A S witch M ode P ower S upply (SMPS) adalah bagian tak terpisahkan dari desain elektronik apa pun. Ini digunakan untuk mengubah AC tegangan tinggi utama menjadi DC tegangan rendah, dan dilakukan dengan terlebih dahulu mengubah AC utama menjadi DC tegangan tinggi, kemudian mengalihkan DC tegangan tinggi untuk menghasilkan tegangan yang diinginkan. Beberapa rangkaian SMPS sebelumnya sudah kita buat, seperti rangkaian SMPS 5V 2A ini dan rangkaian SMPS 12V 1A TNY268. Kami bahkan membangun transformator SMP kami sendiri yang dapat digunakan dalam desain SMP kami bersama dengan IC driver.
Anda mungkin tidak menyadarinya tetapi sebagian besar produk rumah tangga seperti pengisi daya ponsel, pengisi daya laptop, Router Wi-Fi, memerlukan catu daya mode switching untuk beroperasi, dan kebanyakan dari mereka adalah 5V. Jadi dengan pemikiran tersebut, dalam artikel ini, kami akan menunjukkan kepada Anda bagaimana Anda dapat membangun sirkuit SMPS 5V, 1A dengan menyelamatkan bagian-bagian dari catu daya PC ATX lama sekali pakai.
Peringatan: Bekerja dengan sumber listrik AC membutuhkan keterampilan dan pengawasan sebelumnya. Jangan membuka SMP lama atau mencoba membangun yang baru tanpa pengalaman. Hati-hati di sekitar kapasitor bermuatan dan kabel listrik. Anda telah diperingatkan, lanjutkan dengan hati-hati, dan ikuti panduan ahli jika diperlukan.
Pertimbangan Desain untuk Catu Daya 5V 1A
Sebelum kita melanjutkan lebih jauh, mari kita perjelas beberapa pertimbangan desain dasar dan fitur perlindungan.
Mengapa Anda harus membangun sirkuit SMP dari catu daya komputer?
Bagi saya itu murah, sekali lagi murah adalah kata yang sangat mahal, secara harfiah gratis. Anda mungkin bertanya bagaimana bisa begitu? Bicaralah dengan toko layanan PC lokal Anda, mereka akan memberikannya kepada Anda secara gratis setidaknya itu yang terjadi pada saya. Juga, tanyakan kepada teman-teman Anda apakah mereka memiliki yang rusak tergeletak di sekitar.
Membangun / mendapatkan trafo untuk rangkaian adalah bagian paling penting dari setiap desain SMP, tetapi metode ini sepenuhnya menghindari langkah ini dengan menyelamatkan trafo, juga dilengkapi dengan pengalaman belajar yang sangat baik jika Anda seorang pecandu elektronik seperti saya. Catu daya ATX saya setelah menyelamatkan bagian yang diperlukan ditampilkan di bawah ini.
Dengan desain ini, Anda dapat menambahkan potensiometer dan sedikit memvariasikan tegangan keluaran. yang mungkin berguna dalam beberapa kasus dan hal yang paling menarik tentang rangkaian adalah dibuat dengan bagian-bagian yang sangat umum jadi jika sesuatu meledak menemukan dan menggantinya adalah tugas yang sangat mudah.
Rangkaian SMPS berfungsi secara berbeda dalam kondisi yang berbeda, jika Anda membangun rangkaian ini dengan mengetahui karakteristik input-output yang sebenarnya dapat membantu Anda untuk men-debug rangkaian jika Anda menemukan masalah dengannya.
Tegangan Input:
Karena tegangan input PSU PC standar adalah 220V, rangkaian penyelamatan kami juga beroperasi pada tegangan itu. Tetapi dengan pengaturan tabel saya saat ini, saya akan mencoba mengoperasikan sirkuit dengan tegangan input 85V juga.
Tegangan keluaran:
Tegangan keluaran rangkaian adalah 5V dengan nilai arus 1A, yang berarti rangkaian ini dapat menangani daya sebesar 5W. Rangkaian ini beroperasi dalam mode tegangan konstan, sehingga tegangan keluaran harus tetap sama terlepas dari arus beban.
Ripple keluaran:
Trafo di sirkuit ini dibuat oleh pabrikan profesional sehingga kita dapat mengharapkan riak rendah. Karena konstruksinya dalam papan bertitik, kita dapat mengharapkan riak sedikit lebih banyak dari biasanya.
Fitur Proteksi:
Secara umum, ada banyak desain SMPS sirkuit perlindungan tetapi sirkuit kami terbuat dari PSU PC lama, sehingga kami dapat menambah atau mengurangi fitur perlindungan sesuai kebutuhan aplikasi akhir kami. Anda juga dapat melihat sirkuit perlindungan berikut yang kami buat sebelumnya.
- Sirkuit Perlindungan Tegangan Lebih
- Sirkuit Perlindungan Polaritas Terbalik
- Sirkuit Perlindungan Sirkuit Pendek
- Perlindungan Arus Masuk
Saya akan menggunakan sirkuit ini untuk memberi daya pada proyek IoT saya. Jadi saya memutuskan untuk menggunakan fitur perlindungan minimum yang merupakan resistor yang dapat melebur pada input, dan rangkaian perlindungan tegangan lebih pada bagian keluaran.
Jadi, untuk meringkas, tegangan listrik AC untuk catu daya kami adalah AC 220V, tegangan output akan menjadi 5V DC dengan arus keluaran maksimum 1A. Kami akan mencoba untuk membuat tegangan riak keluaran serendah mungkin dan kami memiliki resistor masukan fusible dengan rangkaian perlindungan tegangan lebih keluaran.
Komponen yang Diperlukan untuk Sirkuit SMPS 5V 1A
Sl.No |
Bagian |
Tipe |
Kuantitas |
Bagian Dalam Skema |
1 |
4.7R |
Penghambat |
1 |
R1 |
2 |
39R |
Penghambat |
1 |
R10 |
3 |
56R, 1W |
Penghambat |
1 |
R9 |
4 |
100R |
Penghambat |
2 |
R7, R6 |
5 |
220R |
Penghambat |
1 |
R5 |
6 |
100K |
Penghambat |
1 |
R2 |
7 |
560K, 1W |
Penghambat |
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 |
Kapasitor |
C4 |
|
13 |
102, 1KV |
Kapasitor |
2 |
C3 |
14 |
10uF, 400V |
Kapasitor |
1 |
C1 |
15 |
100uF, 16V |
Kapasitor |
1 |
C6 |
16 |
470uF |
Kapasitor |
2 |
C7, C8 |
17 |
222pF, 50V |
Kapasitor |
1 |
C5 |
18 |
3.3uH, 2.66A |
Induktor |
1 |
L2 |
19 |
2SC945 |
Transistor |
1 |
T1 |
20 |
C5353 |
Transistor |
1 |
P1 |
21 |
PC817 |
Optocoupler |
1 |
OK1 |
22 |
TL431CLP |
Referensi Tegangan |
1 |
VR1 |
23 |
10K |
Potong Pot |
1 |
R11 |
24 |
Terminal Sekrup |
5 mm |
2 |
S1, S2 |
25 |
1N5908 |
Diode |
1 |
D9 |
26 |
Transformator |
Dari PC PSU |
1 |
TR1 |
Diagram Sirkuit SMPS 5V 1A
Gambar di bawah ini menunjukkan skema catu daya 5V 1A SMPS yang akan kami buat dalam tutorial ini.
Saya membangun sirkuit di papan tempat memotong roti dan terlihat seperti ini ketika selesai.
Mari kita pahami rangkaian dengan memecahnya menjadi banyak blok fungsional dan mari kita pahami setiap blok.
Resistor Fusible:
Pertama, kami memiliki R1 yang memiliki dua tujuan. Pertama, ia bertindak sebagai resistor yang dapat melebur. Kedua, ia bertindak sebagai resistor pembatas arus.
Penyearah Jembatan & Filter:
Selanjutnya, kami memiliki dioda 1N4007, D2, D3, D4, D5, empat di antaranya membentuk penyearah jembatan, bersama dengan kapasitor filter 10uF untuk mengubah AC ke DC.
Harap dicatat bahwa saya telah melepas filter PI karena saya tidak akan menggunakan catu daya ini selain mengisi baterai, jika Anda bermaksud menggunakan cara lain ini, filter EMI harus, Anda selalu dapat menariknya keluar dari yang sama Sumber Daya listrik. Jika Anda tidak yakin apa itu filter PI atau bagaimana cara kerjanya, Anda dapat melihat artikel terkait. Anda juga dapat melihat desain lain untuk mengurangi EMI di sirkuit SMPS yang telah kita bahas sebelumnya.
Resistor Start-up:
R3 dan R4 membentuk resistor startup, ketika daya diterapkan, resistor startup bertanggung jawab untuk memberi daya pada basis transistor switching primer, saya akan membahas lebih lanjut tentang resistor nanti di artikel .
Penjepit Pembatas Tegangan Kolektor:
Untuk membatasi tegangan kolektor transistor sakelar primer Q1 C3, R2, dan D6 membentuk rangkaian penjepit, dan ini adalah contoh yang sangat baik dalam menggunakan jaringan snubber untuk menurunkan tegangan puncak saat mematikan dan untuk meredam dering. Dalam kebanyakan kasus, teknik desain yang sangat sederhana dapat digunakan untuk menentukan nilai yang sesuai untuk komponen snubber (Rs dan Cs). Dalam kasus di mana desain yang lebih optimal diperlukan, prosedur yang agak lebih kompleks digunakan.
Transistor Sakelar Utama & Bantu:
Transistor Q1, C5353 adalah transistor switching utama dan T1 adalah transistor switching tambahan di rangkaian. C4 dan R5 membentuk osilator primer yang menghasilkan sinyal switching utama.
Umpan Balik dan Sirkuit Kontrol:
The OK1 PC817 optocoupler bersama dengan tegangan referensi VR1 dan dioda 4148 bentuk yang Feedback & Pengendalian Circuit resistor hadiah lainnya di bagian ini hanya bertindak sebagai pembagi tegangan, resistor yang membatasi arus, dan filter kapasitor. Selain itu, saya telah menambahkan potensiometer R11 untuk memangkas tegangan sesuai kebutuhan.
Transformer, Output Rectifier, dan Filter:
T1 transformator terbuat dari bahan feromagnetik, yang tidak hanya mengubah AC tegangan tinggi menjadi AC tegangan rendah tetapi juga menyediakan isolasi galvanik. Ada 4 lilitan pada transformator T1 Pin 1, 2, dan 3 adalah lilitan sekunder, Pin no 4, 5 adalah lilitan bantu, pin no 6 dan 7 adalah lilitan primer.
Dioda D1 dan D9 adalah dioda penyearah untuk rangkaian. Kapasitor C8 bertanggung jawab untuk menyaring 12V, dan kapasitor C6 & C7 bersama dengan L2 membentuk filter PI untuk bagian keluaran.
Sirkuit Perlindungan Tegangan Lebih:
Sirkuit proteksi tegangan lebih tambahan dapat ditambahkan untuk melindungi perangkat aplikasi Anda agar tidak rusak, ini adalah rangkaian yang sangat sederhana yang terdiri dari sekering dan dioda Zener seperti yang Anda lihat di atas Jika terjadi kondisi tegangan lebih, dioda Zener akan meledak, sehingga meledakkan Fast Blow Fuse dengan itu.
5V-1A SMPS Sirkuit Bekerja
Sekarang, itu sudah beres, mari kita pahami cara kerja rangkaian, Ketika daya diterapkan ke rangkaian, AC listrik diperbaiki dan disaring oleh dioda dan kapasitor penyearah. Setelah itu kedua resistor startup R3, R4 membatasi arus ke basis transistor, oleh karena itu transistor primer menyala sedikit, sekarang arus kecil mengalir melalui lilitan primer transformator yaitu pin 6 dan 7 transistor..
Jumlah kecil arus ini memberi energi pada belitan bantu, belitan bantu ini mulai mengisi kapasitor 103pF C4 melalui resistor R5 220 Ohm. Sekali lagi tegangan di sisi bantu dihubungkan ke kolektor optocoupler dengan dioda penyearah 1N4148, tegangan ini keluar dari emitor optocoupler dan dibagi dengan pembagi tegangan. Sekarang kapasitor C5 222PF mulai mengisi daya Ketika kapasitor ini diisi ke tingkat tertentu, transistor tambahan T1 menyala dan transistor primer dimatikan, dan kapasitor C5 dilepaskan
Dan siklus mulai berulang sekali lagi, sehingga sinyal switching dihasilkan. Setelah proses switching dimulai, tegangan diinduksi pada transformator sekunder dari rangkaian umpan balik sekunder dibuat dengan bantuan VR1 referensi tegangan Tl431, dengan mengatur tegangan referensi, kita dapat mengatur waktu hidup dan mati dari transistor tambahan, sehingga kita dapat mengontrol tegangan keluaran.
Membangun Sirkuit SMPS
Untuk demonstrasi ini, sirkuit dibangun di papan bertitik dengan bantuan skema; harap dicatat bahwa saya menguji sirkuit di bangku saya untuk demonstrasi jadi saya tidak menyertakan banyak fitur perlindungan seperti perlindungan tegangan berlebih dan perlindungan sirkuit pendek. Jika Anda menggunakan ini untuk menyalakan sesuatu yang lain, disarankan untuk sirkuit perlindungan dan filter tersebut.
Setup pengujian di atas digunakan untuk menguji rangkaian, tegangan keluaran dari power supply diatur menjadi 5.1V menggunakan potensiometer dan merupakan power supply 1A sehingga dapat menarik arus 1A pada kondisi puncak.
Seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, untuk pengujian dengan beban, saya menggunakan beberapa resistor sebagai beban yang mengkonsumsi sekitar 1,157A dari rangkaian SMPS kami pada 5V. Video pengujian lengkap dapat ditemukan di bagian bawah artikel ini.
Perbaikan Desain Sirkuit SMPS 5V-1A
Ada beberapa hal yang dapat ditingkatkan di sirkuit ini seperti filter EMI dapat ditambahkan pada input untuk meningkatkan respons EMI dari sirkuit ini. Kemudian Output arus lebih dan proteksi hubung singkat dapat ditambahkan untuk meningkatkan kinerja keseluruhan rangkaian. Selain itu, tegangan berlebih input dan perlindungan lonjakan dapat ditambahkan untuk melindunginya dari lonjakan input. Dan akhirnya, jika sirkuit dibangun di papan PCB, respons EMI dapat ditingkatkan secara drastis.
Harap Anda memahami tutorial dan mempelajari cara membangun sirkuit SMP Anda. Jika Anda memiliki pertanyaan, tinggalkan di bagian komentar di bawah atau gunakan forum kami untuk pertanyaan lainnya.