Импульсный блок питания на основе понижающего преобразователя?

Вы не сказали, от чего будет питаться блок питания, т.е. каковы выходное напряжение и ток. Таким образом, неясно, действительно ли импульсный преобразователь является лучшим решением вашей проблемы. Достаточно простого линейного регулятора или даже нерегулируемого выпрямленного переменного тока. Не зная напряжения и тока, невозможно рекомендовать топологию, а тем более значения компонентов.

Как уже отмечали другие, у вашей схемы много проблем. Вот те, что я заметил. Может быть больше.

1. Общая топология представляет собой инвертирующий повышающе-понижающий преобразователь, а не неинвертирующий понижающий преобразователь.

2. Вы используете выпрямленное сетевое напряжение (~ 170 В) напрямую, чтобы получить выходное напряжение, которое, вероятно, находится в диапазоне 5 В. С понижающим преобразователем это дает рабочий цикл ~ 3%, что, вероятно, слишком мало для эффективного управления. Кроме того, ваш выпрямленный источник питания не имеет конденсатора. Наконец, между сетью и выходом нет изоляции, что означает, что неисправность может быть фатальной. Это не то, что вы должны игнорировать. Представьте, что ваши родные и друзья стоят у вашей могилы в слезах, а их единственное утешение — это дымящиеся остатки дрянного блока питания.

3. Питание MCU через делитель напряжения в лучшем случае сомнительно. Питание MCU со стороны выхода того, что он регулирует, крайне сомнительно. Микроконтроллеры любят стабильное напряжение и плохо себя ведут, если его не получают.

4. Ваш микроконтроллер не может напрямую управлять переключающим транзистором, поскольку его выходной сигнал будет на том же уровне, что и выходное напряжение, что делает$V_{BE} = 0$. Кроме того, MOSFET обычно лучше, чем BJT для этого приложения.

5. Контроль обратной связи — довольно обширная тема. Вы можете сделать хорошую карьеру, внедряя и настраивая системы управления источниками питания. Если вы не знакомы с теорией управления, вы, вероятно, не захотите заниматься ею как частью другого проекта, с которым у вас уже возникли проблемы. Ошибки в алгоритме управления высоковольтной цепью могут привести к летальному исходу.

6. Вход обратной связи MCU и VCC заземлены.

Вот что я рекомендую вам сделать:

• Подумайте об использовании настенной розетки вместо разработки собственного источника питания. Это избавит вас от многих проблем.

• Если вам необходимо спроектировать собственный источник питания, поставьте на входе трансформатор, чтобы снизить напряжение и изолировать цепь от сети. Обязательно используйте предохранитель и изолируйте все открытые высоковольтные проводники.

• Если вам не нужна высокая эффективность (> 80%), попробуйте использовать линейный стабилизатор, такой как 7805 или LM317. LDO позволит вам уменьшить выходное напряжение трансформатора для большей эффективности.

• Если вам действительно нужен импульсный источник питания, приобретите встроенный преобразователь, подобный упомянутому Расселом. В таблице данных указано, какие значения компонентов использовать. Вы также можете найти модульные блоки питания, которые включают в себя все компоненты. Или вы можете даже скопировать существующую схему без изменений.

• Если вы настаиваете на разработке собственного импульсного источника питания с нуля, вам придется изучить намного больше. Для базовых знаний вам потребуется как минимум степень бакалавра в области ЭЭ. Этот класс Coursera может научить вас основам проектирования и систем управления SMPS. (Я думаю, что вы можете делать это, даже если занятия не запланированы.) Или вы можете найти учебник или записаться на курсы в местном колледже.

Это крупный проект, а не ступенька.

Ваша схема показывает хорошую попытку понять принципы работы дискретного автономного импульсного источника питания. Однако от концепций, которые изучаются, до реализации практического проекта очень далеко. Было бы невозможно продолжать работать над этим дизайном до тех пор, пока из него не будут выбиты все недоразумения, ошибки и ошибки и не добавлены необходимые практические аспекты, НО это не лучший способ научиться делать это и требует больших затрат времени и усилий, и на время и усилия других, и может убить вас по пути и, безусловно, убьет различные версии схемы, если они когда-либо будут реализованы.

Если вы посмотрите на доступные схемы, вы обнаружите, что почти никто не использует прямые автономные понижающие преобразователи. Иногда утверждается, что требуемые коэффициенты преобразования не могут быть реализованы с помощью одноступенчатого понижающего преобразователя. Хотя это выполнимо*, обычно это непрактично, разумно или безопасно.

Я отметил и в конце этого ответа несколько проблем, которые есть у этой схемы, как показано в последней версии. Новая диаграмма представляет собой значительное улучшение по сравнению с оригиналом, но она все еще далека от того, чтобы выглядеть как схема, которая даже пытается работать.

Если вы продолжите следовать этому постепенному пути, вам в конечном итоге придется решать проблемы, которые не являются фундаментальными для основ того, что вы пытаетесь сделать, и вы упустите возможность узнать о более важных базовых проблемах. Отложим пока эту схему и начнем с

• Импульсный источник питания низкого напряжения

• Использование дешевой, доступной, концептуально простой (но все же очень функциональной) ИС

будет гораздо более продуктивным подходом.

Я часто рекомендую очень старую и недорогую микросхему управления, которая до сих пор очень полезна.
В отличие от некоторых потенциально более эффективных современных ИС, он может реализовать практически любую топологию и имеет внутренний выходной переключатель, что означает, что он может реализовать полные источники питания с минимальными дополнительными компонентами до определенного уровня мощности. Это старый, но хороший MC34063.

Отличное техническое описание ON Semi MC34063 — содержит основные схемы с макетами печатных плат и списками компонентов.

AN920/D Superb ON Semiconductor. Замечания по применению Более 40 страниц очень хороших обсуждений, схем, информации о конструкции и многого другого. Они говорят -

• Цель этих указаний по применению — передать теорию работы MC34063 и µA78S40, а также показать вывод основных расчетных уравнений первого порядка. Схемы были выбраны для изучения множества экономичных и практичных решений при разработке импульсных преобразователей. Другая важная цель — показать легкость и простоту проектирования импульсных преобразователей и устранить любые мистические опасения «черной магии».

Примечание по применению TI MC34063 разумно. 12 страниц.

Калькулятор базового проектирования для инвертирующей повышающе-понижающей топологии

Миллион схем, использующих его

Связанный:

Справочное руководство по импульсному источнику питания ON Semi

Схемные решения ON Semi LED

Эти комментарии относятся к этой версии схемы:

При осмотре вы заметите, что ваш Vcc и земля жестко связаны.
Это, без сомнения, не то, что вы намереваетесь.

Хотя вы говорите, что «... Эта схема представляет собой прямую, заурядную, обратную схему», это не так. Это одна из версий так называемой повышающе-понижающей схемы. Это связано с тем, что на выходе может приниматься напряжение выше или ниже входного напряжения по величине . Этот хитрый трюк достигается за счет инвертирования полярности выхода — Vout отрицательное, если Vin положительное, поэтому D1 подключен так, как есть. Ваш процессор не будет работать с -ve Vcc, и если вы переставите его так, чтобы он работал (uC grtound = -Vcc, uC Vdd = заземление), он не будет правильно управлять NPN1, даже если NPN1 был правильно сконфигурирован, а это не так.

Если вы перевернете D1, вы не получите выход +ve — вы получите пылающую руину. Ваша основная схема неверна. D1 и L1 необходимо поменять местами с правильной полярностью на D1 для новой топологии.

NPN1 должен быть PNP (или каким-либо другим устройством), и его управление от UC (над землей или под землей) требует значительно больше, чем приводной резистор. Хотя диаграмму можно рассматривать как концептуальную, в ней не так уж много деталей, которые просто ошибочны.

Предполагаемая работа PNP1 понятна, но вам нужно гораздо больше «клеевых» компонентов, чем показано, и, как показано, R1 и R2 будут рассеивать значительную текущую энергию, когда PNP1 выключен (около 150 мВт на мА пусковой нагрузки, скажем, около 1,5 Вт). при пусковой нагрузке 10 мА.)

Чтобы преобразовать эту схему во что-то, что работает безопасно, надежно или вообще, потребуется долгое и ненужное путешествие.

Это упрощенная версия схемы, которая у вас есть. Обратите внимание, что полярность обратная от вашей схемы: