Bygg dina egna 5v, 1a justerbara smps med hjälp av en död dator atx strömförsörjning

A S witch M ode P ower S upply (SMPS) är en oumbärlig del av all elektronisk design. Den används för att omvandla nätets högspännings-växelström till lågspännings-likström och gör det genom att först omvandla nätströmmen till högspännings-likström och sedan växla högspännings-likströmmen för att generera önskad spänning. Vi har redan gjort några SMPS-kretsar tidigare, som denna 5V 2A SMPS-krets och 12V 1A TNY268 SMPS-krets. Vi byggde till och med vår egen SMPS-transformator som kunde användas i våra SMPS-design tillsammans med förar-IC.

Du kanske inte märker det, men de flesta hushållsprodukter som mobilladdare, bärbar datorladdare, Wi-Fi-routrar kräver en strömförsörjning för omkopplingsläge för att fungera, och de flesta av dem är 5V en. Så med det i åtanke kommer vi i den här artikeln att visa dig hur du kan bygga en 5V, 1A SMPS-krets genom att rädda delar från en gammal bortkastad PC ATX-strömförsörjning.

Varning: Att arbeta med elnätet kräver tidigare färdigheter och övervakning. Öppna inte en gammal SMPS eller försök bygga en ny utan erfarenhet. Var försiktig med laddade kondensatorer och strömförande ledningar. Du har blivit varnad, fortsätt med försiktighet och ta experthandledning varhelst det behövs.

Designöverväganden för 5V 1A strömförsörjning

Innan vi fortsätter, låt oss ta bort några av de grundläggande designövervägandena och skyddsfunktionerna.

Varför ska du bygga en SMPS-krets från datorns strömförsörjning?

För mig är det billigt, då är billigt ett mycket dyrt ord, det är bokstavligen gratis. Du kan fråga hur så? Prata bara med dina lokala PC-servicebutiker, de kommer att ge dig det gratis åtminstone så var det fallet för mig. Fråga också dina vänner om de har några av de trasiga som ligger kvar.

Att bygga / anskaffa transformatorn för kretsen är den viktigaste delen av alla SMPS-design, men den här metoden undviker detta steg helt genom att rädda transformatorn, det kommer också med en mycket bra inlärningsupplevelse om du är en elektronisk skräp som jag. Min ATX-strömförsörjning efter att ha räddat de nödvändiga delarna visas nedan.

Med den här designen kan du lägga till en potentiometer och variera utspänningen lite. det kan komma till nytta i vissa fall och det mest intressanta med kretsen är att den är gjord med mycket generiska delar, så om något blåser upp att hitta och byta ut dem är en mycket enkel uppgift.

SMPS-kretsar fungerar annorlunda under olika förhållanden, om du bygger den här kretsen vet du att den faktiska ingångs- och utgångskarakteristiken kan hjälpa dig att felsöka kretsen om du hittar några problem med den.

Inspänning:

Eftersom ingångsspänningen till standard-PSU: n är 220V, fungerar vår räddningskrets också på den spänningen. Men med min nuvarande tabellinställning kommer jag också att försöka styra kretsen med en 85V ingångsspänning.

Utspänning:

Kretsens utspänning är 5V med 1A ström, vilket innebär att denna krets kan hantera en effekt på 5W. Den här kretsen fungerar under konstant spänningsläge, så utspänningen ska vara ungefär densamma oavsett belastningsström.

Utgående krusning:

Transformatorn i denna krets är tillverkad av en professionell tillverkare så att vi kan förvänta oss en låg rippel. Sedan konstruktionen i en prickad bräda kan vi förvänta oss lite mer krusning än vanligt.

Skyddsfunktioner:

I allmänhet finns det många skyddskretsar SMPS-design men vår krets är gjord av en gammal PC PSU, så vi kan lägga till eller subtrahera skyddsfunktioner enligt kravet i vår slutliga applikation. Du kan också kolla in följande skyddskretsar vi byggde tidigare.

• Överspänningsskyddskrets
• Omvänd polaritetsskyddskrets
• Kortslutningsskyddskrets
• Ingångsströmskydd

Jag ska använda den här kretsen för att driva mina IoT-projekt. Så jag bestämde mig för att använda en minsta skyddsfunktion som är ett smältbart motstånd vid ingången och en överspänningsskyddskrets vid utgångssektionen.

Så, för att sammanfatta, nätströmmen för vår strömförsörjning skulle vara 220V AC, utspänningen kommer att vara 5V DC med 1A maximal utström. Vi kommer att försöka göra utgångsspänningen så låg som vi kan och vi har ett ingångssmältbart motstånd med en överspänningsskyddskrets.

Komponenter krävs för 5V 1A SMPS-krets

Sl. Nr	Delar	Typ	Kvantitet	Del i schematisk
1	4.7R	Motstånd	1	R1
2	39R	Motstånd	1	R10
3	56R, 1W	Motstånd	1	R9
4	100R	Motstånd	2	R7, R6
5	220R	Motstånd	1	R5
6	100K	Motstånd	1	R2
7	560K, 1W	Motstånd	2	R3, R4
8	1N4007	Diod	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diod	1	D6
10	1N5819	Diod	1	D1
11	1N4148	Diod	1	D7
12	103,50V	Kondensator		C4
13	102, 1KV	Kondensator	2	C3
14	10uF, 400V	Kondensator	1	C1
15	100uF, 16V	Kondensator	1	C6
16	470uF	Kondensator	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Kondensator	1	C5
18	3,3 uH, 2,66A	Induktor	1	L2
19	2SC945	Transistor	1	T1
20	C5353	Transistor	1	Q1
21	PC817	Optokopplare	1	OK1
22	TL431CLP	Spänningsreferens	1	VR1
23	10K	Trimkruka	1	R11
24	Skruvterminal	5mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diod	1	D9
26	Transformator	Från PC PSU	1	TR1

5V 1A SMPS-kretsschema

Bilden nedan visar schemat för 5V 1A SMPS- strömförsörjning som vi kommer att bygga i denna handledning.

Jag byggde kretsen på ett brädbräda och det såg ut så här när det var klart.

Låt oss förstå kretsen genom att bryta ner den till många funktionella block och låt oss förstå varje block.

Det smältbara motståndet:

Först har vi R1 som tjänar två syften. För det första fungerar det som ett smältbart motstånd. För det andra fungerar det som ett strömbegränsande motstånd.

The Bridge Rectifier & the Filter:

Därefter har vi 1N4007-dioder, D2, D3, D4, D5, varav fyra bildar brygglikriktaren, tillsammans med en 10uF filterkondensator för att omvandla AC till DC.

Observera att jag har tagit bort PI-filtret eftersom jag inte kommer att använda den här strömförsörjningen förutom att ladda ett batteri. Om du tänker använda detta på annat sätt är ett EMI-filter måste, du kan alltid dra ut det från samma strömförsörjning. Om du inte är säker på vad som är PI-filter eller hur det fungerar kan du kolla in den länkade artikeln. Du kan också kolla in andra konstruktioner för att minska EMI i SMPS-krets som vi har diskuterat tidigare.

Startmotstånden:

R3 och R4 bildar startmotstånden, när strömmen appliceras är startmotstånden ansvariga för att driva basen på den primära omkopplingstransistorn, jag kommer att diskutera mer om motståndet senare i artikeln .

Collector Voltage Limiting Clamp:

För att begränsa kollektorspänningen för den primära omkopplingstransistorn Q1 C3, R2 och D6 bildar en klämkrets, och detta är ett mycket bra exempel på att använda ett snubbernätverk för att minska toppspänningen vid avstängning och för att dämpa ringningen. I de flesta fall kan en mycket enkel designteknik användas för att bestämma lämpliga värden för snubberkomponenterna (Rs och Cs). I de fall där en mer optimal design behövs används ett något mer komplicerat förfarande.

Primär och hjälptransistor:

Transistorn Q1, är C5353 den huvudomkopplingstransistorn och T1 är den extra omkopplingstransistorn i kretsen. C4 och R5 bildar den primära oscillatorn som genererar huvudomkopplingssignalen.

Feedback och kontrollkrets:

Den PC817 optokopplare OK1 tillsammans med spänningsreferensen VR1 och dioden 4148 bildar Feedback & Control Circuit andra motståndspresenterar i denna del endast verkar som en spänningsdelare, strömbegränsande motstånd, och filterkondensator. Förutom det har jag lagt till potentiometern R11 för att trimma spänningen enligt krav.

Transformator, utgångslikriktare och filter:

Transformatorn T1 är tillverkad av ett ferromagnetiskt material, som inte bara omvandlar högspänning växelström till lågspänning växelström utan också ger galvanisk isolering. Det finns fyra lindningar i transformatorn T1 Stift 1, 2 och 3 är sekundärlindningen, Stift nr 4, 5 är hjälplindningen, stift nr 6 och 7 är den primära lindningen.

Dioder D1 och D9 är likriktardioderna för kretsen. Kondensator C8 är ansvarig för att filtrera 12V, och kondensatorn C6 & C7 tillsammans med L2 bildar PI-filtret för utgångssektionen.

Överspänningsskyddskrets:

En extra överspänningsskyddskrets kan läggas till för att skydda din applikationsenhet för att bli skadad, det är en mycket enkel krets som består av en säkring och Zener-dioden som du kan se den ovan. Om ett överspänningstillstånd uppstår kommer Zener-dioden att sprängas att spränga Fast Blow Fuse med den.

5V-1A SMPS-kretsarbete

Nu, det har rensats ut, låt oss förstå hur kretsen fungerar. När strömmen matas till kretsen blir nätströmmen rättad och filtrerad av de likriktande dioderna och kondensatorn. Därefter begränsar de två startmotstånden R3, R4 strömmen till basen på transistorn, det är därför den primära transistorn går lite på, nu strömmar en liten ström genom transformatorns primärlindning som är stift 6 och 7 i transistorn.

Denna lilla mängd ström aktiverar hjälplindningen, denna hjälplindning börjar ladda 103pF kondensatorn C4 genom 220 Ohms motstånd R5. Återigen är spänningen vid hjälpsidan ansluten till optokopplarens kollektor med en 1N4148 likriktardiod, den här spänningen kommer ut ur optokopplaren och delas med en spänningsdelare. Nu börjar C5 222PF-kondensatorn att ladda När denna kondensator laddas till en viss nivå slås hjälptransistorn T1 på och den primära transistorn stängs av och kondensatorn C5 urladdas

Och cykeln börjar upprepas igen, sålunda genereras en kopplingssignal. När omkopplingsprocessen startar induceras spänningen vid transformatorns sekundär från sekundären. En återkopplingskrets görs med hjälp av VR1, Tl431-spänningsreferensen, genom att justera referensspänningen kan vi ställa in påslagning och avstängningstid av hjälptransistorn, så vi kan styra utspänningen.

Bygga SMPS Circuit

För denna demonstration är kretsen konstruerad i ett prickat kort med hjälp av schemat. Observera att jag testar kretsen på min bänk för demonstration så jag inkluderade inte många skyddsfunktioner som överspänningsskydd och kortslutningsskydd. Om du använder detta för att driva något annat rekommenderas det att skydds- och filterkretsarna är på.

Ovanstående testinställningar användes för att testa kretsen, strömförsörjningens utspänning justerades till 5,1 V med hjälp av potentiometern och det är en 1A strömförsörjning så att den kan dra 1A ström vid topptillstånd.

Som du kan se i bilden ovan, för att testa med belastningen, använde jag några motstånd som en belastning som förbrukade cirka 1,157A från vår SMPS-krets vid 5V. Den fullständiga testvideoen finns längst ner i den här artikeln.

5V-1A SMPS-kretsdesignförbättringar

Det finns en hel del saker som kan förbättras i den här kretsen, eftersom ett EMI-filter kan läggas till vid ingången för att förbättra EMI-svaret för denna krets. Då kan ett utström överström och kortslutningsskydd läggas till för att förbättra kretsens totala prestanda. Dessutom kan en ingångsöverspänning och överspänningsskydd läggas till för att skydda den från ingångsspänning. Och slutligen, om kretsen är konstruerad i ett kretskort kan EMI-svaret förbättras drastiskt.

Hoppas att du förstod handledningen och lärde dig att bygga dina SMPS-kretsar. Om du har några frågor, lämna dem i kommentarfältet nedan eller använd våra forum för fler frågor.