Construa seus próprios smps 5v, 1a ajustáveis ​​usando uma fonte de alimentação atx de computador morto

Um S bruxa M ode P ower S upply (SMPS) é uma parte indispensável de qualquer desenho electrónico. É usado para converter CA de alta tensão da rede elétrica em CC de baixa tensão, primeiro convertendo CA da rede elétrica em CC de alta tensão e, em seguida, trocando a CC de alta tensão para gerar a tensão desejada. Já fizemos alguns circuitos SMPS anteriormente, como este circuito SMPS 5V 2A e 12V 1A TNY268 circuito SMPS. Nós até construímos nosso próprio transformador SMPS que poderia ser usado em nossos projetos SMPS junto com o IC do driver.

Você pode não notar, mas a maioria dos produtos domésticos, como carregador de celular, carregador de laptop, roteadores Wi-Fi, requerem uma fonte de alimentação comutada para operar, e a maioria deles é de 5V. Portanto, com isso em mente, neste artigo, mostraremos como você pode construir um circuito SMPS 5V, 1A recuperando peças de uma fonte de alimentação ATX de PC descartável.

Aviso: O trabalho com rede elétrica CA requer habilidades e supervisão anteriores. Não abra um SMPS antigo ou tente construir um novo sem experiência. Tenha cuidado com os capacitores carregados e fios energizados. Você foi avisado, proceda com cautela e busque orientação especializada sempre que necessário.

Considerações de projeto para fonte de alimentação 5V 1A

Antes de continuarmos, vamos esclarecer algumas considerações básicas de design e recursos de proteção.

Por que você deve construir um circuito SMPS a partir de uma fonte de alimentação de computador?

Para mim é barato, mas barato é uma palavra muito cara, é literalmente grátis. Você pode perguntar como assim? Basta falar com as lojas de serviços de PC locais, eles vão dar a você de graça, pelo menos foi o meu caso. Além disso, pergunte a seus amigos se eles têm algum desses quebrados por aí.

Construir / adquirir o transformador para o circuito é a parte mais importante de qualquer projeto de SMPS, mas esse método evita completamente essa etapa, salvando o transformador. Além disso, oferece uma experiência de aprendizado muito boa se você for um viciado em eletrônica como eu. Minha fonte de alimentação ATX após recuperar as peças necessárias são mostradas abaixo.

Com este projeto, você pode adicionar um potenciômetro e variar um pouco a tensão de saída. isso pode ser útil em alguns casos e o mais interessante sobre o circuito é que ele é feito com peças muito genéricas, então se algo explodir, encontrá-las e substituí-las é uma tarefa muito fácil.

Os circuitos SMPS funcionam de maneira diferente em condições diferentes; se você estiver construindo este circuito, saber a característica real de entrada-saída pode ajudá-lo a depurar o circuito se encontrar algum problema com ele.

Tensão de entrada:

Como a tensão de entrada da PSU padrão do PC é 220 V, nosso circuito recuperado também opera nessa tensão. Mas com minha configuração de mesa atual, tentarei operar o circuito com uma tensão de entrada de 85 V também.

Voltagem de saída:

A tensão de saída do circuito é 5V com 1A de classificação de corrente, o que significa que este circuito pode lidar com uma potência de 5W. Este circuito opera no modo de tensão constante, então a tensão de saída deve permanecer praticamente a mesma, independentemente da corrente de carga.

Ondulação de saída:

O transformador neste circuito é feito por um fabricante profissional, então podemos esperar uma baixa ondulação. Desde sua construção em um tabuleiro pontilhado, podemos esperar um pouco mais de ondulação do que o normal.

Recursos de proteção:

Em geral, existem muitos projetos de circuitos de proteção SMPS, mas nosso circuito é feito de um antigo PSU de PC, portanto, podemos adicionar ou subtrair recursos de proteção de acordo com os requisitos de nossa aplicação final. Você também pode verificar os seguintes circuitos de proteção que construímos anteriormente.

• Circuito de proteção contra sobretensão
• Circuito de proteção de polaridade reversa
• Circuito de proteção de curto-circuito
• Proteção contra corrente de irrupção

Vou usar este circuito para alimentar meus projetos de IoT. Então eu decidi ir com um recurso de proteção mínima que é um resistor fusível na entrada e um circuito de proteção de sobretensão na seção de saída.

Portanto, para resumir, a tensão da rede elétrica CA para nossa fonte de alimentação seria 220 V CA, a tensão de saída será 5 V CC com 1 A de corrente de saída máxima. Tentaremos tornar a tensão de ondulação de saída o mais baixa possível e temos um resistor fusível de entrada com um circuito de proteção de sobretensão de saída.

Componentes necessários para o circuito 5V 1A SMPS

Sim. Não	Peças	Tipo	Quantidade	Parte no esquema
1	4.7R	Resistor	1	R1
2	39R	Resistor	1	R10
3	56R, 1W	Resistor	1	R9
4	100R	Resistor	2	R7, R6
5	220R	Resistor	1	R5
6	100K	Resistor	1	R2
7	560K, 1W	Resistor	2	R3, R4
8	1N4007	Diodo	4	D2, D3, D4, D5
9	UF4007	Diodo	1	D6
10	1N5819	Diodo	1	D1
11	1N4148	Diodo	1	D7
12	103,50V	Capacitor		C4
13	102, 1KV	Capacitor	2	C3
14	10uF, 400V	Capacitor	1	C1
15	100uF, 16V	Capacitor	1	C6
16	470uF	Capacitor	2	C7, C8
17	222pF, 50V	Capacitor	1	C5
18	3,3uH, 2,66A	Indutor	1	L2
19	2SC945	Transistor	1	T1
20	C5353	Transistor	1	T1
21	PC817	Optoacoplador	1	OK1
22	TL431CLP	Referência de Tensão	1	VR1
23	10K	Trim Pot	1	R11
24	Terminal Parafuso	5mm	2	S1, S2
25	1N5908	Diodo	1	D9
26	Transformador	Do PC PSU	1	TR1

Diagrama de Circuito 5V 1A SMPS

A imagem abaixo mostra o esquema da fonte de alimentação 5V 1A SMPS que construiremos neste tutorial.

Eu construí o circuito em uma placa de ensaio e parecia assim quando concluído.

Vamos entender o circuito dividindo-o em vários blocos funcionais e vamos entender cada bloco.

O Resistor Fusível:

Primeiro, temos R1 que serve a dois propósitos. Primeiro, ele atua como um resistor fusível. Em segundo lugar, ele atua como um resistor limitador de corrente.

O retificador da ponte e o filtro:

Em seguida, temos diodos 1N4007, D2, D3, D4, D5, quatro dos quais formam a ponte retificadora, junto com um capacitor de filtro de 10uF para converter AC em DC.

Observe que removi o filtro PI porque não vou usar esta fonte de alimentação além de carregar uma bateria, se você pretende usar desta outra forma, um filtro EMI é necessário, você sempre pode puxá-lo da mesma fonte de energia. Se você não tem certeza do que é filtro PI ou como ele funciona, você pode verificar o artigo vinculado. Você também pode verificar outros projetos para reduzir EMI no circuito SMPS que discutimos anteriormente.

Os resistores de inicialização:

R3 e R4 formam os resistores de inicialização, quando a energia é aplicada, os resistores de inicialização são responsáveis ​​por alimentar a base do transistor de chaveamento primário. Discutirei mais sobre o resistor posteriormente neste artigo .

Pinça de limitação de tensão do coletor:

Para limitar a tensão de coletor do transistor de comutação primário Q1 , C3, R2 e D6 forme um circuito de grampo, e este é um bom exemplo de uso de uma rede de amortecimento para diminuir a tensão de pico no desligamento e amortecer o toque. Na maioria dos casos, uma técnica de design muito simples pode ser usada para determinar os valores adequados para os componentes de amortecimento (Rs e Cs). Nos casos em que um projeto mais otimizado é necessário, um procedimento um pouco mais complexo é usado.

Transistor de chaveamento primário e auxiliar:

Transistor Q1, C5353 é o transistor de comutação principal e T1 é o transistor de comutação auxiliar no circuito. C4 e R5 formam o oscilador primário que gera o sinal de comutação principal.

Circuito de Feedback e Controle:

O optoacoplador PC817 OK1 junto com a referência de tensão VR1 e o diodo 4148 formam o circuito de realimentação e controle, outro resistor presente nesta parte age apenas como um divisor de tensão, resistor limitador de corrente e capacitor de filtro. Além disso, adicionei o potenciômetro R11 para ajustar a tensão de acordo com a exigência.

Transformador, retificador de saída e filtro:

O transformador T1 é feito de um material ferromagnético, que não apenas converte a CA de alta tensão em CA de baixa tensão, mas também fornece isolamento galvânico. Existem 4 enrolamentos no transformador T1 Pino 1, 2 e 3 é o enrolamento secundário, Pino nº 4, 5 é o enrolamento auxiliar, pino nº 6 e 7 é o enrolamento primário.

Os diodos D1 e D9 são os diodos retificadores do circuito. O capacitor C8 é responsável por filtrar os 12V, e o capacitor C6 e C7 junto com L2 forma o filtro PI para a seção de saída.

Circuito de proteção contra sobretensão:

Um circuito de proteção de sobretensão adicional pode ser adicionado para proteger seu dispositivo de aplicação contra danos, é um circuito muito simples composto por um fusível e o diodo Zener como você pode ver acima. Se ocorrer uma condição de sobretensão, o diodo Zener explodirá, portanto explodindo o fusível de sopro rápido com ele.

Circuito SMPS 5V-1A funcionando

Agora, isso está esclarecido, vamos entender como o circuito funciona. Quando a energia é aplicada ao circuito, a CA da rede elétrica é retificada e filtrada pelos diodos retificadores e capacitor. Depois disso, os dois resistores de inicialização R3, R4 limitam a corrente até a base do transistor, é por isso que o transistor primário sobe um pouco, agora um pouco de corrente flui pelo enrolamento primário do transformador que é os pinos 6 e 7 do transistor.

Esta pequena quantidade de corrente energiza o enrolamento auxiliar, este enrolamento auxiliar começa a carregar o capacitor 103pF C4 através do resistor R5 de 220 Ohms. Novamente a tensão no lado auxiliar é conectada ao coletor do optoacoplador com um diodo retificador 1N4148, esta tensão sai do emissor do optoacoplador e é dividida com um divisor de tensão. Agora o C5 o capacitor 222PF começa a carregar. Quando este capacitor é carregado até um certo nível, o transistor auxiliar T1 liga e o transistor primário é desligado, e o capacitor C5 é descarregado

E o ciclo começa a se repetir mais uma vez, assim um sinal de comutação é gerado. Uma vez que o processo de chaveamento começa, a tensão é induzida no secundário do transformador do secundário um circuito de realimentação é feito com a ajuda de VR1 a referência de tensão Tl431, ajustando a tensão de referência, podemos definir o tempo de liga e desliga do transistor auxiliar, portanto, podemos controlar a tensão de saída.

Construindo o Circuito SMPS

Para esta demonstração, o circuito é construído em uma placa pontilhada com o auxílio do esquema; Observe que estou testando o circuito em minha bancada para demonstração, portanto, não incluí muitos recursos de proteção, como proteção contra sobretensão e proteção contra curto-circuito. Se você estiver usando isso para alimentar outra coisa, é recomendado que os circuitos de proteção e filtro estejam ligados.

A configuração de teste acima foi usada para testar o circuito, a tensão de saída da fonte de alimentação foi ajustada para 5,1 V usando o potenciômetro e é uma fonte de alimentação de 1 A para que possa puxar a corrente de 1 A na condição de pico.

Como você pode ver na imagem acima, para teste com a carga, usei alguns resistores como uma carga que consumiu cerca de 1,157A do nosso circuito SMPS a 5V. O vídeo de teste completo pode ser encontrado no final deste artigo.

Melhorias no projeto do circuito SMPS 5V-1A

Existem algumas coisas que podem ser melhoradas neste circuito, como um filtro EMI pode ser adicionado na entrada para melhorar a resposta EMI deste circuito. Em seguida, uma proteção de sobrecorrente e curto-circuito de saída pode ser adicionada para melhorar o desempenho geral do circuito. Além disso, uma sobretensão de entrada e proteção contra surtos podem ser adicionadas para protegê-lo contra surtos de entrada. E, finalmente, se o circuito for construído em uma placa PCB, a resposta EMI pode ser melhorada drasticamente.

Espero que você tenha entendido o tutorial e aprendido como construir seus circuitos SMPS. Se você tiver alguma dúvida, deixe-a na seção de comentários abaixo ou use nossos fóruns para mais perguntas.