قم ببناء جهاز smps الخاص بك 5 فولت ، 1 أمبير قابل للتعديل باستخدام مصدر طاقة ميت ATX للكمبيوتر

A S ساحرة M قصيدة P ower S upply (SMPS) هي جزء لا يتجزأ من أي التصميم الإلكتروني. يتم استخدامه لتحويل التيار المتردد عالي الجهد إلى تيار مستمر منخفض الجهد ، ويقوم بذلك أولاً عن طريق تحويل التيار المتردد الرئيسي إلى تيار مستمر عالي الجهد ، ثم تحويل التيار المستمر عالي الجهد لتوليد الجهد المطلوب. لقد صنعنا بالفعل عددًا قليلاً من دوائر SMPS في وقت سابق ، مثل دائرة 5V 2A SMPS ودائرة 12V 1A TNY268 SMPS. لقد قمنا حتى ببناء محول SMPS الخاص بنا والذي يمكن استخدامه في تصميمات SMPS جنبًا إلى جنب مع برنامج التشغيل IC.

قد لا تلاحظ ذلك ولكن معظم المنتجات المنزلية مثل شاحن الهاتف المحمول وشاحن الكمبيوتر المحمول وموجهات Wi-Fi تتطلب مصدر طاقة في وضع التبديل للعمل ، ومعظمها 5 فولت واحد. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، في هذه المقالة ، سوف نوضح لك كيف يمكنك بناء دائرة 5V ، 1A SMPS عن طريق إنقاذ الأجزاء من مصدر طاقة قديم للكمبيوتر ATX.

تحذير: العمل مع أنابيب التيار المتردد يحتاج إلى مهارات وإشراف مسبق. لا تفتح SMPS قديمًا أو تحاول بناء واحدة جديدة بدون خبرة. كن حذرًا بشأن المكثفات المشحونة والأسلاك الحية. لقد تم تحذيرك ، تابع بحذر ، واتخذ إرشادات الخبراء عند الحاجة.

اعتبارات التصميم لإمدادات الطاقة 5V 1A

قبل أن نواصل المزيد ، دعنا نوضح بعض اعتبارات التصميم الأساسية وميزات الحماية.

لماذا يجب عليك بناء دائرة SMPS من مصدر طاقة الكمبيوتر؟

بالنسبة لي ، فهي رخيصة ، ثم مرة أخرى كلمة الرخيصة هي كلمة باهظة الثمن ، إنها مجانية حرفيًا. قد تسأل كيف ذلك؟ ما عليك سوى التحدث إلى متاجر خدمة الكمبيوتر المحلية الخاصة بك ، وسوف يقدمونها لك مجانًا على الأقل كان هذا هو الحال بالنسبة لي. اسأل أصدقائك أيضًا عما إذا كان لديهم أي من هؤلاء المحطمين ملقاة في الجوار.

يعد بناء / شراء المحول للدائرة الجزء الأكثر أهمية في أي تصميم SMPS ، ولكن هذه الطريقة تتجنب تمامًا هذه الخطوة عن طريق إنقاذ المحول ، كما أنها تأتي مع تجربة تعليمية جيدة جدًا إذا كنت مدمنًا إلكترونيًا مثلي. يظهر أدناه مصدر طاقة ATX الخاص بي بعد إنقاذ الأجزاء المطلوبة.

باستخدام هذا التصميم ، يمكنك إضافة مقياس جهد وتغيير جهد الخرج قليلاً. قد يكون ذلك مفيدًا في بعض الحالات ، والشيء الأكثر إثارة للاهتمام حول الدائرة هو أنها مصنوعة من أجزاء عامة جدًا ، لذا إذا حدث شيء ما ، فإن العثور عليها واستبدالها مهمة سهلة للغاية

تعمل دارات SMPS بشكل مختلف في ظروف مختلفة ، إذا كنت تقوم ببناء هذه الدائرة ، فإن معرفة خاصية الإدخال والإخراج الفعلية يمكن أن تساعدك على تصحيح أخطاء الدائرة إذا وجدت أي مشكلة معها.

مساهمة الجهد:

نظرًا لأن جهد الدخل لوحدة PSU القياسية للكمبيوتر الشخصي هو 220 فولت ، فإن دارة الإنقاذ تعمل أيضًا على هذا الجهد. ولكن مع إعداد الجدول الحالي ، سأحاول تشغيل الدائرة بجهد إدخال 85 فولت أيضًا.

جهد الإخراج:

جهد الخرج للدائرة هو 5V مع 1A من التصنيف الحالي ، مما يعني أن هذه الدائرة يمكنها التعامل مع طاقة 5W. تعمل هذه الدائرة في وضع الجهد الثابت ، لذلك يجب أن يظل جهد الخرج كما هو إلى حد كبير بغض النظر عن تيار الحمل.

تموج الإخراج:

المحول في هذه الدائرة مصنوع من قبل مصنع محترف لذلك يمكننا أن نتوقع تموج منخفض. منذ بنائه في لوحة منقطة ، يمكننا أن نتوقع تموجًا أكثر قليلاً من المعتاد.

ميزات الحماية:

بشكل عام ، هناك العديد من تصميمات SMPS لدوائر الحماية ولكن دائرتنا مصنوعة من جهاز كمبيوتر شخصي قديم PSU ، لذلك يمكننا إضافة ميزات الحماية أو طرحها وفقًا لمتطلبات تطبيقنا النهائي. يمكنك أيضًا التحقق من دوائر الحماية التالية التي أنشأناها مسبقًا.

• أكثر من دائرة حماية الجهد
• دائرة حماية القطبية العكسية
• دائرة حماية ماس كهربائى
• حماية تدفق التيار

سأستخدم هذه الدائرة لتشغيل مشاريع إنترنت الأشياء الخاصة بي. لذلك قررت أن أستخدم ميزة الحماية الدنيا وهي مقاومة قابلة للانصهار عند الإدخال ، ودائرة حماية من الجهد الزائد في قسم الإخراج.

لذلك ، للتلخيص ، فإن جهد التيار المتردد لمصدر الطاقة لدينا سيكون 220 فولت تيار متردد ، سيكون جهد الخرج 5 فولت تيار مستمر مع 1 أمبير من أقصى تيار خرج. سنحاول أن نجعل جهد تموج الخرج منخفضًا قدر الإمكان ولدينا مقاومة قابلة للانصهار مع دائرة حماية من الجهد الزائد الناتج.

المكونات المطلوبة لدائرة SMPS 5V 1A

SL. لا	القطع	نوع	كمية	جزء في التخطيطي
1	4.7R	المقاوم	1	R1
2	39R	المقاوم	1	R10
3	56R ، 1 واط	المقاوم	1	R9
4	100 ص	المقاوم	2	R7 ، R6
5	220 ص	المقاوم	1	R5
6	100 ألف	المقاوم	1	R2
7	560 ك ، 1 وات	المقاوم	2	R3 ، R4
8	1N4007	الصمام الثنائي	4	D2، D3، D4، D5
9	UF4007	الصمام الثنائي	1	د 6
10	1N5819	الصمام الثنائي	1	D1
11	1N4148	الصمام الثنائي	1	د 7
12	103،50 فولت	مكثف		ج 4
13	102 ، 1 كيلو فولت	مكثف	2	ج 3
14	10 فائق التوهج ، 400 فولت	مكثف	1	C1
15	100 فائق التوهج ، 16 فولت	مكثف	1	ج 6
16	470 فائق التوهج	مكثف	2	C7 ، C8
17	222pF ، 50 فولت	مكثف	1	C5
18	3.3uH ، 2.66A	اداة الحث	1	L2
19	2SC945	الترانزستور	1	T1
20	C5353	الترانزستور	1	س 1
21	PC817	Optocoupler	1	موافق 1
22	TL431CLP	إشارة الجهد	1	VR1
23	10 آلاف	تريم بوت	1	R11
24	مأخذ المسمار	5 ملم	2	S1 ، S2
25	1N5908	الصمام الثنائي	1	D9
26	محول	من PC PSU	1	TR1

5V 1A SMPS مخطط الدائرة

توضح الصورة أدناه مخططات إمداد الطاقة 5V 1A SMPS الذي سنقوم ببنائه في هذا البرنامج التعليمي.

لقد بنيت الدائرة على لوح تجارب وبدا الأمر هكذا عند الانتهاء.

دعونا نفهم الدائرة عن طريق تقسيمها إلى العديد من الكتل الوظيفية ودعنا نفهم كل كتلة.

المقاوم المنصهر:

أولاً ، لدينا R1 الذي يخدم غرضين. أولاً ، يعمل كمقاوم قابل للانصهار. ثانيًا ، يعمل كمقاوم مقيد حالي.

مقوم الجسر والمرشح:

بعد ذلك ، لدينا 1N4007 الثنائيات ، D2 ، D3 ، D4 ، D5 ، أربعة منها تشكل مقوم الجسر ، جنبًا إلى جنب مع مكثف مرشح 10 فائق التوهج لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر.

يرجى ملاحظة أنني قمت بإزالة مرشح PI لأنني لن أستخدم مصدر الطاقة هذا بخلاف شحن البطارية ، إذا كنت تنوي استخدام هذه الطريقة الأخرى ، فيجب استخدام مرشح EMI ، ويمكنك دائمًا سحبها من نفس مزود الطاقة. إذا لم تكن متأكدًا من ماهية عامل تصفية PI أو كيف يعمل ، يمكنك التحقق من المقالة المرتبطة. يمكنك أيضًا التحقق من التصميمات الأخرى لتقليل EMI في دائرة SMPS التي ناقشناها سابقًا.

مقاومات البدء:

R3 و R4 تشكل المقاومات بدء التشغيل ، عندما يتم تطبيق قوة، المقاومات بدء التشغيل هي المسؤولة عن توفير الطاقة لقاعدة الترانزستور التحول الأساسي، سأناقش المزيد عن المقاوم احقا في هذا المقال .

جامع الحد من الجهد المشبك:

للحد من الجهد جامع من الأساسي تحويل الترانزستور Q1 C3، R2، وD6 تشكيل الدائرة المشبك ، وهذا هو مثال جيد جدا من استخدام شبكة snubber لتقليل الجهد الذروة في المنعطف و رطبة رنين. في معظم الحالات ، يمكن استخدام تقنية تصميم بسيطة للغاية لتحديد القيم المناسبة لمكونات snubber (Rs و Cs). في تلك الحالات التي تتطلب تصميمًا أكثر أمثلًا ، يتم استخدام إجراء أكثر تعقيدًا إلى حد ما.

ترانزستور التحويل الأساسي والمساعد:

الترانزستور Q1 ، C5353 هو ترانزستور التحويل الرئيسي و T1 هو ترانزستور التحويل المساعد في الدائرة. يشكل C4 و R5 المذبذب الأساسي الذي يولد إشارة التحويل الرئيسية.

دائرة التغذية الراجعة والتحكم:

و OK1 PC817 optocoupler جنبا إلى جنب مع إشارة الجهد VR1 والصمام الثنائي 4148 استمارات ردود الفعل ودائرة مراقبة يعرض المقاوم أخرى في هذا الجزء يعمل فقط كما مقسم الجهد، الحد الحالي المقاوم، وفلتر مكثف. بخلاف ذلك ، أضفت مقياس الجهد R11 لتقليص الجهد حسب المتطلبات.

المحول ومعدل الإخراج والمرشح:

يتكون المحول T1 من مادة مغناطيسية حديدية ، والتي لا تقوم فقط بتحويل التيار المتردد عالي الجهد إلى تيار متردد منخفض الجهد ، ولكنها توفر أيضًا عزلًا كلفانيًا. هناك 4 لفات في المحول T1 Pin 1 و 2 و 3 هي الملف الثانوي ، الدبوس رقم 4 ، 5 هو الملف المساعد ، الدبوس رقم 6 و 7 هو الملف الأساسي.

الصمام الثنائي D1 و D9 هما صمامان مقومان للدائرة. Capacitor C8 مسؤول عن تصفية 12V ، ويشكل المكثف C6 و C7 جنبًا إلى جنب مع L2 مرشح PI لقسم الإخراج.

دائرة حماية الجهد الزائد:

يمكن إضافة دائرة حماية إضافية للجهد الزائد لحماية جهاز التطبيق الخاص بك من التلف ، إنها دائرة بسيطة للغاية تتكون من الصمامات والصمام الثنائي Zener كما ترون أعلاه في حالة حدوث حالة الجهد الزائد ، سينفجر الصمام الثنائي Zener ، وبالتالي تفجير Fast Blow Fuse به.

5V-1A دائرة SMPS تعمل

الآن ، تم توضيح ذلك ، دعنا نفهم كيف تعمل الدائرة ، عندما يتم تطبيق الطاقة على الدائرة ، يتم تصحيح التيار المتردد وتصفيته بواسطة الثنائيات والمكثف المعدل. بعد ذلك ، تقوم مقاومات بدء التشغيل R3 و R4 بتحديد التيار إلى قاعدة الترانزستور ، ولهذا السبب يحصل الترانزستور الأساسي بشكل طفيف ، والآن يتدفق تيار صغير عبر الملف الأولي للمحول وهو الدبوس 6 و 7 من الترانزستور.

تعمل هذه الكمية الصغيرة من التيار على تنشيط الملف الإضافي ، ويبدأ هذا الملف الإضافي في شحن مكثف 103pF C4 من خلال المقاوم 220 أوم R5. مرة أخرى ، يتم توصيل الجهد في الجانب الإضافي بمجمع optocoupler مع الصمام الثنائي المعدل 1N4148 ، ويخرج هذا الجهد من باعث optocoupler وينقسم بمقسم الجهد. الآن يبدأ شحن مكثف C5 222PF عندما يتم شحن هذا المكثف إلى مستوى معين ، يعمل الترانزستور الإضافي T1 ويتم إيقاف تشغيل الترانزستور الأساسي ، ويتم تفريغ المكثف C5

وتبدأ الدورة في التكرار مرة أخرى ، وبالتالي يتم إنشاء إشارة تبديل. بمجرد أن تبدأ عملية التبديل ، يتم تحفيز الجهد في المرحلة الثانوية للمحول من الثانوية ، يتم إجراء دائرة تغذية مرتدة بمساعدة VR1 مرجع الجهد Tl431 ، عن طريق ضبط الجهد المرجعي ، يمكننا ضبط التشغيل وإيقاف الوقت من الترانزستور الإضافي ، وبالتالي يمكننا التحكم في جهد الخرج.

بناء حلبة SMPS

بالنسبة لهذا العرض التوضيحي ، يتم إنشاء الدائرة في لوحة منقطة بمساعدة التخطيطي ؛ يرجى ملاحظة أنني أقوم باختبار الدائرة على مقاعد البدلاء الخاصة بي من أجل العرض التوضيحي لذلك لم أقم بتضمين العديد من ميزات الحماية مثل الحماية من الجهد الزائد وحماية ماس كهربائى. إذا كنت تستخدم هذا لتشغيل شيء آخر ، فمن المستحسن لدوائر الحماية والتصفية هذه.

تم استخدام إعداد الاختبار أعلاه لاختبار الدائرة ، وتم تعديل جهد خرج مصدر الطاقة إلى 5.1 فولت باستخدام مقياس الجهد وهو مصدر طاقة 1 أمبير حتى يتمكن من سحب تيار 1 أمبير في حالة الذروة.

كما ترون في الصورة أعلاه ، للاختبار مع الحمل ، استخدمت بعض المقاومات كحمل استهلك حوالي 1.157 أمبير من دائرة SMPS لدينا عند 5 فولت. يمكن العثور على فيديو الاختبار الكامل في أسفل هذه المقالة.

تحسينات على تصميم دوائر SMPS 5V-1A

هناك عدد غير قليل من الأشياء التي يمكن تحسينها في هذه الدائرة مثل مرشح EMI يمكن إضافته عند الإدخال لتحسين استجابة EMI لهذه الدائرة. ثم يمكن إضافة حماية من التيار الزائد الناتج والدائرة القصيرة لتحسين الأداء العام للدائرة. أيضا ، يمكن إضافة الجهد الزائد للإدخال وحماية من زيادة التيار لحمايته من زيادة المدخلات. وأخيرًا ، إذا تم إنشاء الدائرة في لوحة PCB ، فيمكن تحسين استجابة EMI بشكل كبير.

آمل أن تكون قد فهمت البرنامج التعليمي وتعلمت كيفية بناء دوائر SMPS الخاصة بك. إذا كانت لديك أي أسئلة ، فاتركها في قسم التعليقات أدناه أو استخدم منتدياتنا لمزيد من الأسئلة.