smps_pred

Prekidacki izvori napajanjaOsnovne konfiguracije

Prekidac i povratna spregaRealni flyback konvertor

Analogna mikroelektronika

Z. Prijic

Elektronski fakultet NišKatedra za mikroelektroniku

Predavanja 2006.

Z. Prijic Analogna mikroelektronika



Sadržaj

1 Prekidacki izvori napajanja

2 Osnovne konfiguracijeStep-down konvertorStep-up konvertorInverzni regulatorFlyback konvertor

3 Prekidac i povratna sprega

4 Realni flyback konvertor




Princip radaPrekidacki izvori napajanja su prevashodno nastali iz potrebe da se smanje gabaritiizvora kod uredaja vece snage.

U ovom kolu se prekidac otvara i zatvara tako da je ton vremetokom koga je prekidac zatvoren, a toff = T − ton vreme tokomkoga je prekidac otvoren.




Modulacija širine impulsaPulse Width Modulation (PWM)

VOUT(avg) 'ton

TVIN (1)

Promenom vrednosti ton menja se i vrednost VOUT(avg).




Step-down konvertorStep-up konvertorInverzni regulatorFlyback konvertor

Sadržaj









Step-down (buck) konvertorOsnovna konfiguracija





Step-down konvertorStruja

Kada je prekidac zatvoren:

∆I∆t

=VIN − VOUT

L. (2)

Kada je prekidac otvoren:

∆I∆t

=VOUT + VD

L, (3)

Izlazni napon je manji od ulaznog napona.





Step-down konvertorTalasni oblici napona i struja





Sadržaj









Step-up (boost) konvertorOsnovna konfiguracija





Step-up konvertor

Kada je prekidac zatvoren:

∆I∆t

=Vin

L(4)

Kada je prekidac otvoren:

∆I∆t

=VOUT − VIN

L(5)

Izlazni napon je veci od ulaznog napona.





Sadržaj









Inverzni (buck-boost) regulatorOsnovna konfiguracija

Izlazni napon je negativan !





Inverzni regulatorIzlazni napon može biti i manji i veci od ulaznog (po apsolutnoj vrenosti), što zavisi ododnosa ton/T





Sadržaj









Flyback konvertorOsnovna konfiguracija





Flyback konvertorIzlazni napon zavisi i od broja namotaja u primaru i sekundaru

VOUT =ton

T − tonVIN

N2

N1, (6)

Postoji još nekoliko cesto korišcenih konfiguracija prekidackihizvora napajanja sa transformatorom kao što su:

forward konvertorpush-pull konvertorhalf bridge i full bridge konvertori




Prekidac i povratna sprega

Kao prekidac se koristi tranzistorIzlazni napon zavisi od varijacija ulaznog napona,opterecenja i temperature - zavisnost se možeminimizovati korišcenjem povratne spregeKontrola izlaznog napona preko povratne sprege se vršipromenom odnosa ton/T.




Prekidac i povratna spregaBuck konvertor




Prekidac i povratna spregaBoost convertor




Prekidac i povratna spregaInverzni regulator




Prekidac i povratna spregaFlyback konvertor




Prekidacki izvori napajanjaOsnovne karakteristike

Parametar Vrednost JedinicaLinijska regulacija 0,05–0,1 %Regulacija opterecenja 0,1–1 %Ripple 10–100 mV RMSOpseg ulaznog napona ±20 %Efikasnost 60–95 %Vreme održanja 34 msVreme oporavka 300 µs




Realni flyback konvertor

1

2

J1

220 VAC

t

RT1

25

C1

100nF/275V~X2L1

CHOKE

+

C2

100uF

/400

V

D1

P6K

E200A

D3

HER107

C1

S2

D3

U1

TOP227

R1

6.8R

+

C7

47uF

/25V

6

11

4

9

2

5

T1

U6875-A

D4

1N

4148/S

MD

C6

100nF

A1

K2

C4

E3

U2

LTV817S

D5MBR1635

+

C3

1000uF

/16V

C8

1nF/1.6kV/Y1

R2

100R

U3

TL431B

R4

20k

R3

33k

C5

100nF

+

C4

1000uF

/16V

F1

10A

AC

1

V+

2

AC

3

V-

4

D2

DB107 1

2

J2

7V

C10

1uF

C9

100nF

R5

200R

C11

100nF

/275V

~X

2

L2

EXCML45A

L3

EXCML45A




Realni flyback konvertorUlazni stepen

12

J1220 VAC

t

RT125

C1100nF/275V~X2 L1

CHOKE

+

C2

100u

F/40

0V

AC

1

V+

2

AC

3

V-

4

D2DB107

C11

100n

F/27

5V~X

2




Realni flyback konvertorUlazni stepen - filteri

12

J1220 VAC

t

RT125

C1100nF/275V~X2 L1

CHOKE

+

C2

100u

F/40

0V

AC

1

V+

2

AC

3

V-

4

D2DB107

C11

100n

F/27

5V~X

2

Ograničenje struje pri uključenju(inrush current limit)

Filter za konduktivne smetnje

Linijski (X2) kondenzatori




Realni flyback konvertorIzlazni stepen

R420k

R333k

+

C41000uF/16V

F110A

12

J27V

C101uF

C9100nF

L3EXCML45A




Realni flyback konvertorFeritna prigušnica (ferite bead)




Realni flyback konvertorCentralni stepen

D1P6KE200A

D3HER107

C 1

S2

D3 U1TOP227

R16.8R

+

C747uF/25V

6

11

4

92

5

T1U6875-A

D4

1N4148/SMD

C6100nF

A 1

K 2C4

E3

U2LTV817S

D5MBR1635

+

C31000uF/16VC81nF/1.6kV/Y1

R2100R

U3TL431B

R420k

R333k

C5100nF

R5200R

L2EXCML45A




Realni flyback konvertorReferentni dizajn

D2MUR420

D31N4148

C2330 �F35 V

C3220 �F35 V

T1

D1BYV26C

VR1P6KE200

VR21N5241B

11 V

R2220 Ω

BR1400 V

C147 �F400 V

F13.15 AJ1

C60.1 �F

250 VAC

L222 mH

L

N

C547 �F

U1TOP224PD

S

CCONTROL ��

R36.8 Ω

L13.3 �H

C40.1 �F

U2PC817A

R1100 Ω

C71 nF

250 VACY1

+12 V

RTN


Documents

smps_pred