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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Diseño de SMPS de bajo consumo en el chip LNK501 utilizando el programa VDS. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuente de alimentación El chip LNK501 es muy conveniente para construir fuentes de alimentación conmutadas de hasta 5 vatios. Pero el programa PIXIs Designer recomendado por el fabricante tiene limitaciones que no permiten el uso completo de las capacidades de este microcircuito. El autor del artículo propuesto superó con éxito estas limitaciones: calculó el transformador de pulso utilizando otro programa: VIPer Design Software, diseñado para microcircuitos VIPer. Los convertidores flyback de baja potencia (FFC) se utilizan ampliamente en cargadores de teléfonos móviles, fuentes de alimentación para reproductores de audio, cámaras digitales, módems y diversos periféricos informáticos. Los elementos modernos permiten hacerlos en miniatura, técnicamente sencillos y económicos. En el artículo [501] se describe cómo hacer una fuente de alimentación conmutada en el chip LNK3 con un voltaje de salida estabilizado de 5,5 o 1 V. Pero cuando necesitaba una fuente similar con un voltaje de 12 V y una corriente de salida de hasta 0,2 A, inesperadamente (después de todo, la potencia de dicho dispositivo no supera los 2,4 W, lo cual es bastante consistente con el microcircuito utilizado) , se obtuvo un resultado negativo. Resultó que el programa especializado PIXIs Designer mencionado en el artículo [1], que está diseñado para calcular un transformador de pulsos en un OHP, no puede hacer frente a esa tarea. El programa asume el uso con este microcircuito de transformadores en núcleos magnéticos de ferrita de solo tres tipos: EE13, EE16, EE19. Al diseñar el convertidor requerido, incluso en el más grande de los núcleos magnéticos enumerados, la ferrita entra en saturación (la inducción magnética calculada alcanza un valor de 0,45 T, que supera significativamente los 0,38 T permitidos). Dado que los contenidos de las celdas en el programa no pueden editarse, el usuario no podrá ingresar los parámetros de su propio transformador en los cálculos. Esto significa que el programa no permite al usuario calcular fuentes de alimentación para voltajes estándar de 9 y 12 V, lo que reduce significativamente el alcance de los microcircuitos LNK501.
Por lo tanto, para diseñar el SMPS requerido, se decidió utilizar el programa VDS - VIPer Design Software. La revista "Radio" ya ha descrito el uso de este programa para el diseño de OCP en circuitos integrados de la serie TOPSwitch-ll [2]. La experiencia con LNK501 también fue exitosa. El diagrama esquemático del dispositivo calculado se muestra en la fig. 1. Se diferencia del prototipo (Fig. 1 en [1]) por las clasificaciones de algunos elementos y la presencia del indicador HL1 on, que, junto con la resistencia limitadora de corriente R4, proporciona una carga mínima.
En la fig. La figura 2 muestra la característica de carga de la unidad con un voltaje de entrada de 220 V. Una carga de resistencia nominal consume 0,17 A con un voltaje de salida de 12 V. En la fig. 3 muestra la dependencia de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada con una resistencia de carga nominal.
El principio de funcionamiento del OCP en el chip LNK501 se describe en detalle en el artículo [1]. La tarea de diseñar un SMPS se reduce al cálculo de un transformador de pulsos. La secuencia de dicho cálculo en el programa VDS: configure el intervalo de voltaje de entrada 176 ... 264 V; seleccione el controlador VIPer53A SHI en el paquete DIP8, el valor del voltaje reflejado es de 50 V (como en [1]), la frecuencia de conmutación es de 42 kHz; voltaje y corriente de salida - 12 V y 0,2 A, respectivamente. Para un transformador de pulsos, se utilizó un núcleo magnético de ferrita M2000NM1 de tamaño B22, entre cuyas mitades se insertó una arandela de material no magnético de 0,1 mm de espesor (el espacio no magnético total equivalente es de 0,2 mm). El devanado primario contiene 87 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0,21 mm. Su inductancia medida es de 2,62 mH. En el programa, se eligió un análogo extranjero cercano: el circuito magnético RM8 hecho de ferrita N27. Después de la instalación forzada en el programa de la inductancia medida del devanado primario y el número de vueltas en él, se obtuvo un resultado bastante aceptable: con una corriente máxima de 228 mA, la inducción magnética no supera los 0,109 T. De acuerdo con los datos de pasaporte del microcircuito LNK501, la limitación de corriente interna ocurre en el nivel de 0,24 ... 0,27 A. Para un funcionamiento confiable y estable de la fuente de alimentación, es deseable no aumentar la corriente a través del microcircuito por encima de 0,24 A a la corriente de carga máxima.
Para cualquier combinación de voltaje de entrada y corriente de carga, el transformador opera en modo de corriente intermitente, según lo recomendado por los desarrolladores del chip LNK501. Los resultados del cálculo con el programa VDS mostraron que con los parámetros del devanado primario del transformador ajustados a la fuerza, el secundario debería contener 22 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0,6 mm. No hay devanado de acoplamiento en el transformador del dispositivo, por lo que no se utiliza la información del programa correspondiente. Los devanados están aislados entre sí por varias capas de tela barnizada. Todos los elementos de la fuente de alimentación (excepto SA1 y FU1) están montados en una placa de circuito impreso (Fig. 4) hecha de fibra de vidrio recubierta de lámina de un lado de 1,5 mm de espesor. La apariencia del tablero con detalles se muestra en la foto (Fig. 5). Durante el montaje, las mitades del circuito magnético del transformador se sujetan firmemente a la placa con un tornillo M1 a través del orificio central, el tornillo se aísla del circuito magnético con una arandela getinax y se coloca un trozo de tubo de PVC en el tornillo, la tuerca en el tablero se fija con una gota de pintura nitro. No hay ruidos acústicos en el transformador incluso sin ninguna impregnación. Debido a los pequeños campos dispersos electromagnéticos externos del circuito magnético blindado, no se utilizó la pantalla cortocircuitada de cinta de cobre, recomendada en [XNUMX].
En la etapa de ajuste, la resistencia de la resistencia R2 se redujo de los 20 kΩ originales a 18 kΩ para ajustar el voltaje de salida a 12 V con una corriente de carga de 0,2 A. No se notó el calentamiento de ningún elemento. Esto hizo posible instalar el microcircuito en la placa a través del panel adaptador DIP8. Así, utilizando el programa VDS, es posible realizar de manera rápida y eficiente un proyecto OHP de baja potencia sobre un circuito magnético adecuado y el chip LNK501 que posee el radioaficionado. Los oscilogramas de corrientes y voltajes obtenidos por el programa son cercanos a los reales. Literatura
Autor: S. Kosenko, Voronezh; Publicación: radioradar.net
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