ساخت تغذیه سوئیچینگ 12 ولت 2 آمپر با آیسی DK124

امروزه منابع تغذیه سوئیچینگ به دلیل کوچک شدن حجم و وزن ترانس و در نتیجه کوچک شدن اندازه برد، کمتر شدن قیمت و افزایش بازدهی، در اکثر کاربردها جایگزین منابع تغذیه خطی شده‌اند، در این آموزش قصد داریم یک روش ساخت تغذیه سوئیچینگ را به شما معرفی کنیم.

منبع تغذیه زیر، منبع تغذیه 12 ولت و 2 آمپر می‌باشد، که از توپولوژی فلای‌بک برای این مدار استفاده کرده‌ایم. در توپولوژی فلای‌بک که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، زمانی که سوئیچ روشن است، سلف Lm که همان سلف مغناطیس کنندگی ترانس است، شارژ شده و سپس زمانی که سوئیچ خاموش است، انرژی ذخیره شده خود را در بار تخلیه می‌کند.

یکی از ویژگی‌های مثبت استفاده از آی سی DK124 در این مدار این است که نیاز به سیم پیچ مجزا برای تغذیه کمکی (Auxiliary) نداریم و این خود باعث کاهش قیمت ترانس، سادگی در تولید ترانس و در نتیجه کاهش قیمت مبدل می‌شود. از آی‌سی DK124 حدود 24 وات توان پیک و 18 وات توان دائم می‌توان دریافت کرد

در این مدار از اپتوکوپلر برای گرفتن فیدبک ولتاژ به‌صورت ایزوله استفاده کرده‌ایمایم (1). یکی از نکاتی که در طراحی‌های برد باید رعایت شود این است که نباید زمین‌های قسمت‌های مختلف مدار را مشترک در نظر بگیریم، چون باعث ایجاد تداخل در مدار می‌شود، در این مدار زمین‌ها را جدا از هم در نظر گرفته‌ایم(2)، تا این مشکلات رخ ندهد. از TL431 به‌عنوان تقویت کننده خطا نیز استفاده کرده‌ایم تا خروجی را با Reference داخلی خود مقایسه کرده و اپتوکوپلر را راه‌اندازی کنیم و در نتیجه ولتاژ خروجی را رگوله کنیم (3).

در طراحی‌های الکترونیک قدرت و ساخت تغذیه سوئیچینگ یکی از چالش‌های طراحی، زیاد بودن ولتاژها و جریان‌هاست که باعث می‌شود مجبور شویم فاصله بین المان‌ها و خطوط مسی از هم را رعایت کنیم. در این مبدل به ازای هر 180 ولت حدود 1 میلی متر فاصله گذاری کرده‌ایم تا از قوس الکتریکی، جرقه و مسائل ناخواسته ناشی از ولتاژ بالا جلوگیری شود، این فاصله در جاهایی که از پوشش محافظ Solder mask برخوردار هست می‌تواند کمتر نیز باشد. برای رعایت این فاصله، در شماتیک برای قسمت‌های مختلف آن از Net class استفاده شده (4)، در Rules این فواصل را تعریف می‌کنیم تا در روتینگ PCB این فواصل رعایت شود، همچنین برای حل مشکلات جریان بالا در طراحی PCB از Bottom Solder (5) استفاده شده تا مسیر آن قلع اندود و در مسیری که جریان بالاست، مسیر جریان ضخیم‌تر و بالطبع مقاومت الکتریکی آن کمتر باشد تا از افت ولتاژ و تلفات جلوگیری شود، در قسمت‌هایی از مدار نیاز به ایزولاسیون بالاتر می‌باشد؛ ما در این قسمت‌ها از Board Cutout به‌عنوان Creepage استفاده کرده‌ایم تا با برش آن قسمت باعث ایجاد ایزولاسیون بهتر شود (6).

مشخصت کلی مدار

• رنج ولتاژ ورودی : 180VAC-250VAC 50Hz/60Hz
• ولتاژ خروجی : 12VDC
• جریان خروجی : 2َA Peak 1.5A continuous
• رگولاسیون بار : حدود 2%
• رگولاسیون خط : حدود 1%
• راندمان : حدود 82%

دارای محافظ اتصال کوتاه، اضافه بار، اضافه جریان و اضافه دما (هرکی این آی‌سی رو بسوزنه جایزه داره ? )

طراحی ترانس و سلف در منابع تغذیه سوئیچینگ همیشه چالش بزرگی بوده، در طراحی ترانس دقت شده تا چگالی شار در محدوده مجاز خود باقی بماند تا هم از ظرفیت ترانس به خوبی استفاده شود و هم دمای ترانس در حد نرمال باقی بماند. قطر سیم‌ها طوری انتخاب شده که نه وزن و قیمت آن فراتر رود و نه تلفات حاصل از مقاومت سیم‌ها باعث گرمای غیر معقول شود. در فایل‌های پیوست شده می‌توانید شماتیک کامل + فایل PCB + لیست قطعات (BOM list) + دستورالعمل تصویری ترانس پیچی را دریافت و برای ساخت تغذیه سوئیچینگ استفاده کنید. از این مدار به تعداد زیاد تولید کردیم و به فروش رساندیم لذا صحت عملکرد آن آزموده شده هست و طرح آن توسط بستر سیسوگ در اختیار شما طراح و تولید کننده قرار گرفته تا برخی از نیازهای صنعت الکترونیک کشور را مرتفع کند.

منبع:سیسوگ