Conception de SMPS basse consommation sur la puce LNK501 à l'aide du programme VDS. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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La puce LNK501 est très pratique pour construire des alimentations à découpage d'une puissance allant jusqu'à 5 W. Mais le programme de conception automatique PIXIs Designer recommandé par le constructeur présente des limitations qui ne permettent pas d'utiliser pleinement les capacités de cette puce. L'auteur de cet article a réussi à surmonter ces limitations - il a calculé le transformateur d'impulsions à l'aide d'un autre programme - VIPer Design Software, conçu pour les microcircuits VIPer.

Les convertisseurs flyback (FFC) basse consommation sont largement utilisés dans les chargeurs de téléphones portables, les alimentations réseau pour lecteurs audio, les appareils photo numériques, les modems et divers périphériques informatiques. Les éléments modernes permettent de les rendre miniatures, techniquement simples et bon marché.

Comment réaliser une alimentation à découpage sur la puce LNK501 avec une tension de sortie stabilisée de 3 ou 5,5 V est décrit dans l'article [1]. Mais quand j'avais besoin d'une source similaire avec une tension de 12 V et un courant de sortie jusqu'à 0,2 A, de manière assez inattendue (après tout, la puissance d'un tel appareil ne dépasse pas 2,4 W, ce qui est tout à fait cohérent avec la puce utilisée) un résultat négatif a été obtenu. Il s'est avéré que le programme spécialisé PIXIs Designer, mentionné dans l'article [1], destiné au calcul d'un transformateur d'impulsions dans un OCP, ne peut pas faire face à une telle tâche. Le programme suppose l'utilisation de transformateurs sur noyaux magnétiques en ferrite avec ce microcircuit de seulement trois types - EE13, EE16, EE19. Lors de la conception du convertisseur requis, même dans le plus grand des noyaux magnétiques répertoriés, la ferrite entre en saturation (l'induction magnétique calculée atteint une valeur de 0,45 T, ce qui dépasse largement les 0,38 T admissibles). Étant donné que le contenu des cellules du programme est bloqué en édition, l'utilisateur ne pourra pas saisir les paramètres de son propre transformateur dans les calculs. Cela signifie que le programme ne permet pas à l'utilisateur de calculer des alimentations pour des tensions standard de 9 et 12 V, ce qui réduit considérablement le champ d'application des microcircuits LNK501.

Fig. 1

Par conséquent, pour concevoir le SMPS requis, il a été décidé d'utiliser le programme VDS - VIPer Design Software. Le magazine "Radio" a déjà parlé de l'utilisation de ce programme pour concevoir des OC sur des circuits intégrés de la série TOPSwitch-ll [2]. L'expérience avec le LNK501 a également été couronnée de succès. Le diagramme schématique du dispositif calculé est présenté sur la Fig. 1. Il diffère du prototype (Fig. 1 dans [1]) par les valeurs nominales de certains éléments et la présence d'un indicateur de mise sous tension HL1 qui, avec la résistance de limitation de courant R4, assure une charge minimale.

Fig. 2

En figue. La figure 2 montre les caractéristiques de charge de l'unité à une tension d'entrée de 220 V. Une charge de résistance nominale consomme un courant de 0,17 A à une tension de sortie de 12 V. Sur la Fig. La figure 3 montre la dépendance de la tension de sortie sur la tension d'entrée à la résistance de charge nominale.

Fig. 3

Le principe de fonctionnement de l'OCP sur la puce LNK501 est décrit en détail dans l'article [1]. La tâche de conception d'un SMPS se résume au calcul d'un transformateur d'impulsions. La séquence d'un tel calcul dans le programme VDS : définir la plage de tension d'entrée sur 176...264 V ; sélectionnez le contrôleur VIPer53A PSI dans un boîtier DIP8, la valeur de tension réfléchie est de 50 V (comme dans [1]), la fréquence de commutation est de 42 kHz ; la tension et le courant de sortie sont respectivement de 12 V et 0,2 A.

Pour le transformateur d'impulsions, on utilise un noyau magnétique en ferrite M2000NM1 de taille standard B22, entre les moitiés duquel est insérée une rondelle en matériau amagnétique de 0,1 mm d'épaisseur (l'écart non magnétique total équivalent est de 0,2 mm). L'enroulement primaire contient 87 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 0,21 mm. Son inductance mesurée est de 2,62 mH. Le programme a sélectionné un analogue étranger proche - le noyau magnétique RM8 en ferrite N27. Après avoir forcé le programme à définir l'inductance mesurée de l'enroulement primaire et le nombre de tours qu'il contient, un résultat tout à fait acceptable a été obtenu - à un courant maximum de 228 mA, l'induction magnétique ne dépasse pas 0,109 Tesla.

Conformément aux données du passeport du microcircuit LNK501, la limitation de courant interne se produit au niveau de 0,24...0,27 A. Pour un fonctionnement fiable et stable de l'alimentation, il est conseillé de ne pas permettre au courant traversant le microcircuit d'augmenter au-dessus de 0,24 A au courant de charge maximum.

Fig. 4

Pour toute combinaison de tension d'entrée et de courant de charge, le transformateur fonctionne en mode courant intermittent, comme recommandé par les développeurs de la puce LNK501. Les résultats du calcul utilisant le programme VDS ont montré qu'avec les paramètres forcés de l'enroulement primaire du transformateur, l'enroulement secondaire doit contenir 22 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 0,6 mm. Il n'y a pas d'enroulement de communication dans le transformateur de l'appareil, donc les informations de programme correspondantes ne sont pas utilisées. Les enroulements sont isolés entre eux par plusieurs couches de tissu verni. Tous les éléments de l'alimentation (sauf SA1 et FU1) sont installés sur un circuit imprimé (Fig. 4) constitué d'une feuille stratifiée simple face en fibre de verre de 1,5 mm d'épaisseur. L'apparence de la planche avec les détails est montrée sur la photo (Fig. 5). Lors du montage, les moitiés du circuit magnétique du transformateur sont solidement fixées à la carte avec une vis MZ à travers le trou central, la vis est isolée du circuit magnétique avec une rondelle getinaks et un morceau de tube PVC posé sur la vis, l'écrou sur la planche est fixé avec une goutte de peinture nitro. Il n'y a aucun bruit acoustique dans le transformateur même sans aucune imprégnation. En raison des faibles champs électromagnétiques parasites externes du circuit magnétique blindé, l'écran court-circuité en ruban de cuivre, recommandé dans [1], n'est pas utilisé.

Fig. 5

Au stade de la configuration, la résistance de la résistance R2 a été réduite de 20 kOhm d'origine à 18 kOhm pour régler la tension de sortie à 12 V à un courant de charge de 0,2 A. Aucun échauffement d'aucun élément n'a été noté. Cela a permis d'installer la puce sur la carte via un panneau adaptateur DIP8.

Ainsi, en utilisant le programme VDS, vous pouvez réaliser rapidement et efficacement un projet OCP de faible consommation en utilisant un noyau magnétique approprié et un microcircuit LNK501 à la disposition du radioamateur. Les oscillogrammes de courant et de tension obtenus par le programme sont proches des réels.

littérature

1. Pletnev E. Alimentation à découpage de petite taille basée sur le microcircuit LNK501. - Radio, 2006, n°5, p. 32-34.
2. Kosenko S. Conception de SMPS flyback sur TOPSwitch-ll à l'aide du programme VDS. - Radio, 2006, n°3, p. 30-32.

Auteur : S. Kosenko, Voronej ; Publication : radioradar.net

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