Entwerfen von SMPS mit geringem Stromverbrauch auf dem LNK501-Chip mithilfe des VDS-Programms. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Der LNK501-Chip ist sehr praktisch für den Bau von Schaltnetzteilen bis 5 Watt. Das vom Hersteller empfohlene Programm PIXIs Designer weist jedoch Einschränkungen auf, die eine vollständige Nutzung der Fähigkeiten dieser Mikroschaltung nicht zulassen. Der Autor des vorgeschlagenen Artikels hat diese Einschränkungen erfolgreich überwunden - er berechnete den Impulstransformator mit einem anderen Programm - VIPer Design Software, das für VIPer-Mikroschaltungen entwickelt wurde.

Low-Power-Sperrwandler (FFCs) werden häufig in Ladegeräten für Mobiltelefone, Netzteilen für Audioplayer, Digitalkameras, Modems und verschiedenen Computerperipheriegeräten verwendet. Moderne Elemente machen es möglich, sie miniaturisiert, schaltungstechnisch einfach und billig zu machen.

Wie man auf dem LNK501-Chip ein Schaltnetzteil mit einer stabilisierten Ausgangsspannung von 3 oder 5,5 V herstellt, ist im Artikel [1] beschrieben. Aber als ich ganz unerwartet eine ähnliche Quelle mit einer Spannung von 12 V und einem Ausgangsstrom von bis zu 0,2 A brauchte (schließlich übersteigt die Leistung eines solchen Geräts 2,4 W nicht, was mit der verwendeten Mikroschaltung durchaus übereinstimmt) , wurde ein negatives Ergebnis erhalten. Es stellte sich heraus, dass das im Artikel [1] erwähnte spezialisierte Programm PIXIs Designer, das auf die Berechnung eines Impulsübertragers in einem OHP ausgelegt ist, einer solchen Aufgabe nicht gewachsen ist. Das Programm geht davon aus, dass mit dieser Mikroschaltung Transformatoren auf Ferrit-Magnetkernen von nur drei Typen verwendet werden - EE13, EE16, EE19. Beim Entwurf des erforderlichen Konverters tritt Ferrit selbst im größten der aufgeführten Magnetkerne in die Sättigung ein (die berechnete magnetische Induktion erreicht einen Wert von 0,45 T, was die zulässigen 0,38 T deutlich überschreitet). Da der Inhalt der Zellen im Programm für die Bearbeitung gesperrt ist, kann der Benutzer die Parameter seines eigenen Transformators nicht in die Berechnungen eingeben. Dies bedeutet, dass das Programm dem Benutzer nicht erlaubt, Netzteile für Standardspannungen von 9 und 12 V zu berechnen, was den Umfang der LNK501-Mikroschaltungen erheblich einschränkt.

Fig. 1

Daher wurde entschieden, das VDS - VIPer Design Software-Programm zu verwenden, um das erforderliche SMPS zu entwerfen. Die Zeitschrift „Radio“ hat bereits die Verwendung dieses Programms für den Entwurf von OCP auf ICs der TOPSwitch-ll-Serie beschrieben [2]. Auch die Erfahrung mit LNK501 war erfolgreich. Das schematische Diagramm des berechneten Geräts ist in Abb. 1 dargestellt. 1. Es unterscheidet sich vom Prototyp (Abb. 1 in [1]) durch die Nennwerte einiger Elemente und das Vorhandensein der HL4-Ein-Anzeige, die zusammen mit dem Strombegrenzungswiderstand RXNUMX eine Mindestlast liefert.

Fig. 2

Auf Abb. Bild 2 zeigt die Belastungskennlinie des Gerätes bei einer Eingangsspannung von 220 V. Eine Nennwiderstandslast nimmt 0,17 A bei einer Ausgangsspannung von 12 V auf. 3 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Eingangsspannung bei einem nominellen Lastwiderstand.

Fig. 3

Das Funktionsprinzip des OCP auf dem LNK501-Chip ist ausführlich im Artikel [1] beschrieben. Die Aufgabe, ein SMPS zu entwerfen, reduziert sich auf die Berechnung eines Impulstransformators. Der Ablauf einer solchen Berechnung im VDS-Programm: Stellen Sie das Eingangsspannungsintervall auf 176 ... 264 V ein; wählen Sie den VIPer53A SHI-Controller im DIP8-Paket, der Wert der reflektierten Spannung beträgt 50 V (wie in [1]), die Schaltfrequenz beträgt 42 kHz; Ausgangsspannung und -strom - 12 V bzw. 0,2 A.

Für einen Impulstransformator wurde ein Magnetkern aus Ferrit M2000NM1 der Größe B22 verwendet, zwischen dessen Hälften eine Unterlegscheibe aus nichtmagnetischem Material mit einer Dicke von 0,1 mm eingefügt wurde (der äquivalente gesamte nichtmagnetische Spalt beträgt 0,2 mm). Die Primärwicklung enthält 87 Windungen aus PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,21 mm. Seine gemessene Induktivität beträgt 2,62 mH. Im Programm wurde ein nahes ausländisches Analogon ausgewählt - der RM8-Magnetkreis aus Ferrit N27. Nach der erzwungenen Installation der gemessenen Induktivität der Primärwicklung und der darin enthaltenen Windungszahl im Programm wurde ein durchaus akzeptables Ergebnis erzielt - bei einem maximalen Strom von 228 mA überschreitet die magnetische Induktion 0,109 T nicht.

Gemäß den Passdaten der Mikroschaltung LNK501 erfolgt die interne Strombegrenzung in Höhe von 0,24 ... 0,27 A. Für einen zuverlässigen und stabilen Betrieb des Netzteils ist es wünschenswert, den Strom durch die Mikroschaltung nicht über 0,24 zu erhöhen A bei maximalem Laststrom.

Fig. 4

Bei jeder Kombination aus Eingangsspannung und Laststrom arbeitet der Transformator im intermittierenden Strommodus, wie von den Entwicklern des LNK501-Chips empfohlen. Die Ergebnisse der Berechnung mit dem VDS-Programm zeigten, dass bei zwangsweise eingestellten Parametern der Primärwicklung des Transformators die Sekundärwicklung 22 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,6 mm enthalten sollte. Da im Gerätetransformator keine Koppelwicklung vorhanden ist, werden die entsprechenden Programminformationen nicht genutzt. Die Wicklungen sind durch mehrere Schichten lackierten Gewebes voneinander isoliert. Alle Elemente der Stromversorgung (außer SA1 und FU1) sind auf einer Leiterplatte (Abb. 4) aus 1,5 mm dickem, einseitig folienbeschichtetem Fiberglas montiert. Das Aussehen der Platine mit Details ist auf dem Foto dargestellt (Abb. 5). Bei der Montage werden die Hälften des Transformator-Magnetkreises mit einer M1-Schraube durch das zentrale Loch fest an der Platine befestigt, die Schraube wird mit einer Getinax-Unterlegscheibe vom Magnetkreis isoliert und ein Stück PVC-Rohr wird auf die Schraube, die Mutter, gesteckt auf der Platine wird mit einem Tropfen Nitrolack fixiert. Auch ohne Imprägnierung entstehen keine akustischen Geräusche im Transformator. Aufgrund der geringen äußeren elektromagnetischen Streufelder des gepanzerten Magnetkreises wurde auf die in [XNUMX] empfohlene Kurzschlussabschirmung aus Kupferband verzichtet.

Fig. 5

Bei der Einstellung wurde der Widerstandswert des Widerstands R2 von ursprünglich 20 kΩ auf 18 kΩ reduziert, um die Ausgangsspannung auf 12 V bei einem Laststrom von 0,2 A einzustellen. Eine Erwärmung irgendwelcher Elemente wurde nicht festgestellt. Dadurch war es möglich, die Mikroschaltung über das DIP8-Adapterpanel auf der Platine zu installieren.

So können Sie mit dem VDS-Programm schnell und effizient ein Low-Power-OHP-Projekt auf einem geeigneten Magnetkreis und einem LNK501-Chip eines Funkamateurs abschließen. Die vom Programm erhaltenen Oszillogramme von Strömen und Spannungen sind realitätsnah.

Literatur

1. Pletnev E. Kleines Schaltnetzteil basierend auf dem LNK501-Chip. – Radio, 2006, Nr. 5, S. 32-34.
2. Kosenko S. Entwerfen von rückwärts laufenden SMPS auf TOPSwitch-ll mit dem VDS-Programm. - Radio, 2006, Nr. 3, p. 30-32.

Autor: S. Kosenko, Woronesch; Veröffentlichung: radioradar.net

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