Dizajn učinkovitog kruga napajanja nije manji izazov. Oni koji su već radili s SMPS krugovima lako bi se složili da dizajn povratnog transformatora igra vitalnu ulogu u dizajniranju učinkovitog kruga napajanja. Ovi transformatori većinom nisu dostupni s policama u potpuno istim parametrima koji odgovaraju našem dizajnu. Dakle, u ovom vodiču za dizajn transformatoranaučit ćemo kako izraditi vlastiti transformator u skladu s našim dizajnom sklopa. Imajte na umu da ovaj vodič pokriva samo teoriju pomoću koje ćemo kasnije u drugom uputstvu izgraditi 5V 2A SMPS krug s ručno izrađenim transformatorom kao što je prikazano na gornjoj slici za praktično izlaganje. Ako ste potpuno novi u transformatoru, pročitajte članak Osnove transformatora kako biste bolje razumjeli postupak.
Dijelovi u SMPS transformatoru
SMPS transformator dizajn ima različite transformatorske dijelove koji su izravno odgovorni za izvedbu transformatora. Na dijela prikazani u transformatoru su objašnjeni u nastavku ćemo naučiti važnost svakog dijela i kako bi trebao biti izabran za vaš transformatora dizajn. Ti dijelovi u većini slučajeva vrijede i za druge vrste transformatora.
Jezgra
SMPS je kratica za sklopni modul napajanja. Svojstva SMPS transformatora uvelike ovise o frekvenciji u kojoj rade. Visoka frekvencija komutacije otvara mogućnosti odabira manjih SMPS transformatora. Ovi visokofrekventni SMPS transformatori koriste feritne jezgre.
Dizajn jezgre transformatora najvažnija je stvar u SMPS konstrukciji transformatora. Jezgra ima drugačiju vrstu A L (koeficijent induktiviteta jezgre bez razmaka) ovisno o materijalu jezgre, veličini jezgre i tipu jezgre. Popularni tip materijala za jezgru su N67, N87, N27, N26, PC47, PC95 itd. Također, proizvođač feritnih jezgri daje detaljne podatke u tehničkom listu, koji će biti korisni pri odabiru jezgre za vaš transformator
Na primjer, ovdje je tablica popularne jezgre EE25.
Gornja slika je podatkovni list jezgre EE25 od materijala PC47 široko popularnog proizvođača jezgri TDK. Svaki bit podataka bit će potreban za izgradnju transformatora. Međutim, jezgre imaju izravan odnos izlazne snage, pa su za različitu snagu SMPS-a potrebni različiti oblik i veličina jezgri.
Ovdje je popis jezgri ovisno o snazi. Popis se temelji na konstrukciji od 0-100W. Izvor popisa preuzet je iz dokumentacije Power Integration. Ova će tablica biti korisna za odabir prave jezgre za vaš dizajn transformatora na temelju njegove snage.
| Maksimalna izlazna snaga | Feritne jezgre za izgradnju TIW-a | Feritne jezgre za konstrukciju rane na margini |
| 0-10W |
EPC17, EFD15, EE16, EI16, EF15, E187, EE19, EI19 |
EEL16, EF20, EEL19, EPC25, EFD25 |
| 10-20W |
EE19, EI19, EPC19, EF20, EFD20, EE22, EI22 |
EEL19, EPC25, EFD25, EF25 |
| 20-30W | EPC25, EFD25, E24 / 25, EI25, EF25, EI28 |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
| 30-50W |
EI28, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EI30, ETD29, EER28,
EER28L, EER35 |
| 50-70W |
EER28L, ETD34, EI35, EER35 |
EER28L, ETD34, EER35, ETD39 |
| 70-100W |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EER35, ETD39, EER40, E21 |
Ovdje se pod pojmom TIW označava trostruko izolirana žica. E jezgre su najpopularnije i široko se koriste u SMPS transformatorima. Međutim, E jezgre imaju nekoliko slučajeva, poput EE, EI, EFD, ER itd. Sve izgledaju poput slova "E", ali središnji dio je različit za svaku tvar. Uobičajene vrste E jezgri ilustrirane su u nastavku pomoću slika.
EE jezgra
EI jezgra
ER jezgra
EFD jezgra
Kalem
Kalem je kućište jezgri i namota. Kalem ima efektivnu širinu koja je bitna za izračunavanje promjera žice i konstrukcije transformatora. I ne samo to, špulica transformatora također ima točkast znak koji daje informacije o primarnim namotima. Uobičajena špulica transformatora EE16 prikazana je u nastavku
Primarni namot
SMPS transformator navijanje će imati primarni namot i najmanje jednog sekundarnog namota, temelji se na dizajnu možda HAV više sekundarni namot ili pomoćni namot. Primarni namot je prvi i unutarnji namot transformatora. Izravno je povezan s primarnom stranom SMPS-a. Obično je broj namotaja na primarnoj strani veći od ostalih namotaja transformatora. Pronalaženje primarnog namota u transformatoru je jednostavno; samo treba provjeriti na točkanoj strani transformatora primarni namot. Općenito se nalazi preko visokonaponske strane MOSFET-a.
U shemi SMPS-a možete primijetiti visokonaponski istosmjerni tok iz visokonaponskog kondenzatora povezanog s primarnom stranom transformatora, a drugi kraj povezan je s pokretačkim pogonom (unutarnji mosfet odvodni klin) ili odvojenim visokonaponskim odvodnim MOSFET-ovim odvodnim pinom.
Sekundarni namot
Sekundarni namot pretvara napon kao i struju na primarnoj strani u traženu vrijednost. Otkrivanje sekundarnog izlaza pomalo je složeno jer u nekim SMPS izvedbama transformator obično ima više sekundarnih izlaza. Međutim, izlazna ili niskonaponska strana SMPS kruga uglavnom je spojena na sekundarni namot. Jedna strana sekundarnog namota je DC, GND, a druga je strana povezana preko izlazne diode.
Kao što je već rečeno, SMPS transformator može imati više izlaza. Stoga SMPS transformator također može imati više sekundarnih namota.
Pomoćni namoti
Postoje različite vrste SMPS dizajna kod kojih upravljački krug treba dodatni izvor napona za napajanje IC upravljačkog programa. Pomoćni namot služi za osiguravanje ovog dodatnog napona u krugu pogona. Na primjer, ako vaš upravljački IC radi na 12V, tada će SMPS transformator imati pomoćni izlazni namot koji se može koristiti za napajanje ovog IC-a.
Izolacijska traka
Transformatori nemaju električnu vezu između različitih namota. Stoga je prije omotavanja različitih namota potrebno izolirati trake koje će se omotati oko namotaja radi razdvajanja. Tipične poliesterske zaštitne trake koriste se različite širine za različite vrste špulica. Debljine traka moraju biti 1-2mil radi osiguranja izolacije.
Koraci dizajna transformatora:
Sad kad znamo osnovne elemente transformatora, možemo slijediti korake u nastavku kako bismo dizajnirali vlastiti transformator
Korak 1 : Pronađite pravu jezgru za željeni izlaz. Odaberite odgovarajuće jezgre navedene u gornjem odjeljku.
Korak 2 : Otkrivanje primarnog i sekundarnog skretanja.
Primarni i sekundarni zavoj su međusobno povezani i ovise o ostalim parametrima. Transformator dizajn formula za izračunavanje primarni i sekundarni skretanja su-
Gdje je
N p primarni zavoj, N s je sekundarni zavoj, Vmin je minimalni ulazni napon, Vds je odvod do napona izvora Power Mosfet-a, Vo je izlazni napon
Vd je pad napona izlaznih dioda
A Dmax je maksimalni radni ciklus.
Stoga su primarni i sekundarni zavoji međusobno povezani i imaju omjer zavoja. Iz gornjeg izračuna može se postaviti omjer, pa se odabirom sekundarnih zavoja mogu saznati primarni zavoji. Dobra je praksa koristiti 1 zavoj po izlaznom naponu sekundarnog namota.
Korak 3: Sljedeća faza je otkrivanje primarne induktivnosti transformatora. To se može izračunati prema donjoj formuli,
Gdje, P 0 je izlazna snaga, z je faktor raspodjele gubitaka, n je učinkovitost, f s je frekvencija prebacivanja, I p je vršna primarna struja, K RP je omjer struje vala i vrha.
Korak 4: Sljedeća faza je saznati efektivnu induktivnost za željenu zazornu jezgru.
Gornja slika pokazuje što je praznina jezgra. Gapping je tehnika za smanjenje vrijednosti primarne induktivnosti jezgri na željenu vrijednost. Glavni proizvođači nude praznu jezgru za željenu A ocjenu LG-a. Ako vrijednost nije dostupna, možete dodati odstojnike između jezgri ili je samljeti da biste dobili željenu vrijednost.
Korak 5: Sljedeći korak je saznati promjer primarne i sekundarne žice. Promjer primarnih žica u milimetrima je
Gdje je BW E efektivna širina špulice, a N p broj primarnih zavoja.
Promjer sekundarnih žica u milimetrima is-
BW E je efektivna širina špulice, N S je broj sekundarnih zavoja, a M je rub s obje strane. Žice moraju biti pretvorene u AWG ili SWG standard.
Za sekundarni vodič veći od 26 AWG nije dopušten zbog povećanja učinka kože. U tom slučaju mogu se konstruirati paralelne žice. U paralelnom namotaju žice, to znači da kada je potrebno namotati više od dvije žice za sekundarnu stranu, promjer svake žice može odgovarati stvarnoj vrijednosti jednostruke žice za lakše namotavanje preko sekundarne strane transformatora. Zbog toga možete pronaći neke transformatore koji imaju dvostruke žice na jednoj zavojnici.
Ovdje se radi o projektiranju SMPS transformatora. Zbog kritične složenosti povezane s dizajnom, softver za dizajn SMPS-a, poput PI Expert za integraciju napajanja ili Viper iz tvrtke ST, nudi alate i izvrsnosti za promjenu i konfiguraciju SMPS transformatora prema potrebi. Da biste dobili praktičniju izloženost, možete provjeriti ovaj vodič za dizajn 5V 2A SMPS u kojem smo koristili PI Expert za izradu vlastitog transformatora koristeći do sada raspravljene točke.
Nadam se da ste razumjeli tutorial i uživali ste naučiti nešto novo, ako imate bilo kakvih pitanja, slobodno ih ostavite u odjeljku za komentare ili objavite na forumima radi bržeg odgovora.