In diesem Artikel wird eine Methode beschrieben, mit der jedes fertige SMPS mithilfe einiger externer Jumper-Links in eine SMPS-Schaltung mit variablem Strom umgewandelt werden kann.

In einem der vorherigen Artikel haben wir gelernt, wie man eine SMPS-Schaltung mit variabler Spannung unter Verwendung einer einfachen Shunt-Reglerstufe herstellt. Im vorliegenden Hack verwenden wir dieselbe Schaltungsstufe auch zum Implementieren einer Ausgangsfunktion mit variablem Strom.

Was ist SMPS?

SMPS steht für Switch-Mode-Power-Supply, das einen hochfrequenten Schaltkonverter auf Ferritbasis zur Umwandlung des Wechselstroms von 220 V in Gleichstrom verwendet. Die Verwendung einer Hochfrequenz Ferrittransformator macht das System in Bezug auf Kompaktheit, Leistungsverlust und Kosten hocheffizient.

Das heutige SMPS-Konzept hat die herkömmlichen Eisenkerntransformatoren fast vollständig ersetzt und diese Einheiten in eine sehr kompakte, leichte und effiziente Netzteilalternative verwandelt.

Da SMPS-Einheiten üblicherweise als Festspannungsmodule erhältlich sind, wird das Erreichen einer bevorzugten Spannung gemäß den Anwendungsanforderungen des Benutzers ziemlich schwierig.

Zum Laden einer 12-V-Batterie kann beispielsweise eine Ausgangsspannung von etwa 14,5 V erforderlich sein. Da dieser Wert jedoch ziemlich ungerade und nicht dem Standard entspricht, ist es möglicherweise äußerst schwierig, eine zu erhalten SMPS bewertet mit diesen Spezifikationen auf dem Markt.

Obwohl variable SMPS-Schaltungen auf dem Markt zu finden sind, können diese teurer sein als die gewöhnlichen Varianten mit fester Spannung. Daher erscheint es interessanter und wünschenswerter, ein Verfahren zum Umwandeln eines vorhandenen SMPS mit fester Spannung in einen variablen Typ zu finden.

Durch ein wenig Untersuchung des Konzepts konnte ich eine sehr einfache Methode finden, um dasselbe zu implementieren. Lassen Sie uns lernen, wie diese Änderung durchgeführt wird.

Sie finden eine beliebte 12V 1amp SMPS-Schaltung in meinem Blog, der tatsächlich eine eingebaute variable Spannungsfunktion hat.

Die Funktion des Optokopplers in SMPS

In dem oben verlinkten Beitrag haben wir diskutiert, wie ein Optokoppler eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung der entscheidenden konstanten Ausgangsfunktion für jedes SMPS spielt.

Die Funktion des Optokopplers kann mit der folgenden kurzen Erklärung verstanden werden:

Der Optokoppler verfügt über eine eingebaute LED / Fototransistor-Schaltung. Diese Vorrichtung ist in die SMPS-Ausgangsstufe integriert, sodass die LED im Opto aufleuchtet und den Fototransistor zum Leiten zwingt, wenn der Ausgang dazu neigt, über die unsichere Schwelle zu steigen.

Der Fototransistor ist wiederum über einen empfindlichen 'Abschalt' -Punkt der SMPS-Treiberstufe konfiguriert, wobei die Leitung des Fototransistors die Eingangsstufe zum Abschalten zwingt.

Die obige Bedingung führt dazu, dass der SMPS-Ausgang ebenfalls sofort heruntergefahren wird. Sobald dieses Umschalten beginnt, wird der Ausgang in der sicheren Zone korrigiert und wiederhergestellt, und die LED im Opto wird deaktiviert, wodurch die Eingangsstufe des SMPS erneut eingeschaltet wird.

Dieser Vorgang wechselt schnell von Ein nach AUS und umgekehrt, um eine konstante Spannung am Ausgang sicherzustellen.

Einstellbarer Strom SMPS-Änderung

Um eine Stromregelungsfunktion in jedem SMPS zu erreichen, suchen wir erneut die Hilfe des Optokopplers.

Wir implementieren eine einfache Modifikation unter Verwendung einer BC547-Transistorkonfiguration wie unten gezeigt:

In Bezug auf das obige Design erhalten wir eine klare Vorstellung davon, wie eine SMPS-Treiberschaltung mit variablem Strom modifiziert oder hergestellt werden kann.

Der Optokoppler (durch ein rotes Quadrat gekennzeichnet) ist standardmäßig für alle SMPS-Module vorhanden. Wenn der TL431 nicht vorhanden ist, müssen wir möglicherweise die gesamte Konfiguration konfigurieren, die der Optokoppler-LED zugeordnet ist.

Wenn die TL431-Stufe bereits Teil der SMPS-Schaltung ist, müssen wir in diesem Fall nur die Integration der BC547-Stufe in Betracht ziehen, die allein für die vorgeschlagene Stromregelung der Schaltung verantwortlich ist.

Der BC547 ist mit seinem Kollektor / Emitter über die Kathode / Anode des TL431-IC verbunden, und die Basis des BC547 ist über eine Gruppe wählbarer Widerstände Ra, Rb, Rc, Rd mit dem Ausgang (-) des SMPS verbunden .

Diese Widerstände zwischen Basis und Emitter des BC547-Transistors funktionieren wie Stromsensoren für die Schaltung.

Diese werden entsprechend berechnet, so dass durch Verschieben der Überbrückungsverbindung über die relevanten Kontakte unterschiedliche Stromgrenzen in die Leitung eingeführt werden.

Wenn der Strom dazu neigt, über den eingestellten Schwellenwert hinaus anzusteigen, der durch die Werte der entsprechenden Widerstände bestimmt wird, wird über der Basis / dem Emitter des BC547 eine Potentialdifferenz entwickelt, die ausreicht, um den Transistor einzuschalten und den TL431-IC zwischen dem opto LEd kurzzuschließen und Boden.

Die obige Aktion leuchtet sofort die LED des Optos auf und sendet über den eingebauten Fototransistor des Optos ein Fehlersignal an die Eingangsseite des SMPS.

Die Bedingung versucht sofort, eine Abschaltung über die Ausgangsseite auszuführen, was wiederum die Leitung des BC547 verhindert und die Situation schnell von EIN nach AUS und EIN schwankt, um sicherzustellen, dass der Strom niemals den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Die Widerstände Ra ... Rd können unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:

R = 0,7 / Abschaltstromschwelle

Angenommen, wir möchten eine LED am Ausgang mit einer Nennstromstärke von 1 Ampere anschließen.

Wir können den Wert des entsprechenden Widerstands (vom Jumper ausgewählt) wie folgt einstellen:

R = 0,7 / 1 = 0,7 Ohm

Die Leistung des Widerstands kann einfach durch Multiplizieren der Varianten erhalten werden, d. H. 0,7 × 1 = 0,7 Watt oder einfach 1 Watt.

Der berechnete Widerstand stellt sicher, dass der Ausgangsstrom zur LED niemals die 1-Ampere-Marke überschreitet, wodurch die LED vor Beschädigung geschützt wird. Andere Werte für die verbleibenden Widerstände können angemessen berechnet werden, um die gewünschte Option für variablen Strom im SMPS-Modul zu erhalten.

Ändern eines festen SMPS in ein SMPS mit variabler Spannung

In diesem folgenden Beitrag wird versucht, eine Methode zu bestimmen, mit der jedes SMPS zu einer variablen Stromversorgung gemacht werden kann, um einen beliebigen Spannungspegel von 0 bis maximal zu erreichen.

Was ist Shunt Regulator?

Wir stellen fest, dass es eine Shunt-Regler-Schaltungsstufe zum Ausführen des variablen Spannungsmerkmals in der Konstruktion verwendet.

Ein weiterer interessanter Aspekt ist, dass diese Shunt-Reglervorrichtung das Merkmal durch Regulieren des Eingangs des Optokopplers der Schaltung implementiert.

Da nun in allen SMPS-Schaltungen immer eine Rückkopplungsoptokopplerstufe verwendet wird, kann durch Einführung eines Shunt-Reglers ein festes SMPS leicht in ein variables Gegenstück umgewandelt werden.

Tatsächlich kann man auch eine variable SMPS-Schaltung nach dem gleichen Prinzip wie oben erläutert herstellen.

Vielleicht möchten Sie mehr darüber erfahren Was ist ein Shunt-Regler und wie funktioniert er? .

Verfahren:

Anhand der folgenden Beispielschaltung können wir die genaue Position des Shunt-Reglers und seine Konfigurationsdetails ermitteln:

Siehe die untere rechte Seite des Diagramms, die mit rot gepunkteten Linien markiert ist. Sie zeigt den variablen Abschnitt der Schaltung, an der wir interessiert sind. Dieser Abschnitt wird für die beabsichtigten Spannungsregelungsmaßnahmen verantwortlich.

Hier kann der Widerstand R6 durch einen 22K-Topf ersetzt werden, um die Auslegung variabel zu machen.

Durch Vergrößern dieses Abschnitts erhalten Sie einen besseren Überblick über die beteiligten Details:

Identifizierung des Optokopplers

Wenn Sie eine SMPS-Schaltung mit fester Spannung haben, öffnen Sie diese und achten Sie auf den Optokoppler im Design. Diese befindet sich meist direkt um den zentralen Ferrittransformator, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Wenn Sie den Optokoppler gefunden haben, entfernen Sie alle Teile, die sich auf der Ausgangsseite des Optos befinden, dh über die Stifte, die möglicherweise zur Ausgangsseite der SMPS-Platine weisen.

Verbinden oder integrieren Sie diese Pins des Optos mit der zusammengebauten Schaltung unter Verwendung des TL431, wie im vorherigen Diagramm gezeigt.

Sie können den TL431-Abschnitt auf einem kleinen Stück Universalplatine zusammenbauen und auf die SMPS-Hauptplatine kleben.

Wenn Ihre SMPS-Schaltung keine Ausgangsfilterspule hat, können Sie einfach die beiden positiven Teile der TL431-Schaltung kurzschließen und den Abschluss mit der Kathode der SMPS-Ausgangsdiode verbinden.

Angenommen, Ihr SMPS enthält bereits die TL431-Schaltung mit dem Optokoppler. Suchen Sie dann einfach die Position des R6-Widerstands und ersetzen Sie ihn durch einen Topf (siehe R6-Position im ersten Diagramm oben).

Vergessen Sie nicht, einen 220-Ohm- oder 470-Ohm-Widerstand in Reihe mit dem POT zu schalten. Andernfalls kann das TL431-Shunt-Gerät sofort beschädigt werden, wenn Sie den Poti auf die oberste Stufe einstellen.

“FET-Transistor wie es funktioniert ”

Jetzt wissen Sie genau, wie Sie eine SMPS-Schaltung mit variabler Spannung mithilfe der oben erläuterten Schritte konvertieren oder herstellen.

AKTUALISIEREN

Das folgende Bild zeigt den vielleicht einfachsten Weg, eine SMPS-Schaltung anzupassen, um variable Spannungs- und Strommerkmale zu erhalten. Bitte sehen Sie, wie die Potis oder Presets über den Optokoppler konfiguriert werden müssen, um die beabsichtigten Ergebnisse zu erhalten: