調整可能なスイッチング電源回路– 50 V、2.5アンペア

説明されている可変スイッチング電源回路は、SGSの統合スイッチモード電源コントローラデバイスタイプL4960を中心に設計されています。このスイッチングレギュレータの主な機能は、次のデータから要約できます。

主な特徴

1. 入力電圧範囲：9-50 VDC
2. 出力電圧は5〜40Vの範囲で可変です。
3. アクセス可能な最大出力電流は2.5アンペアです。
4. 可能な最大出力は100ワットです。
5. 統合されたソフトスタート回路。
6. ±4％のマージンで安定した内部基準レベル
7. 少数の外部部品で動作します。
8. デューティファクタ：0-1。
9. 高効率、持っている インクルード 最大90％。
10. 内部熱過負荷保護があります。
11. 完全な短絡保護を保証する内部電流リミッターが含まれています。

チップのピン仕様を次の図に示します。 L4964は、最大4Aを処理するように設計された専用の15ピンパッケージに収められています。

内蔵のソフトスタート回路と電流リミッターの動作は、それぞれ以下に示す波形図で強調表示されています。

L4960の過熱遮断回路は、ICケースの温度が125°Cを超えるとすぐにトリガーされます。安全上の懸念から、トランスベースのレイアウトでは、推奨されるスイッチモード電源回路をお勧めします。

PCBへのAC入力電圧は、主変圧器の2次巻線から取得されます。つまり、ICへのDCは、必要な出力電圧より少なくとも3 V高く、可能な限り高い出力電流が得られます。トランスが本質的にトロイダルモデルであることは理解できます。

回路の説明

簡略化された回路図

上記の回路図は、主変圧器のACセクションの設計とそれに対応するDCスイッチング電源を示しています。二次側からのAC電圧は、センタータップがグランドラインに接続されている間、電源ボード上の個々の入力に送られます。

調整されていない入力電圧Uiは、IC用の3 Aダイオード1N5404、D1〜D2のペアと、フィルタコンデンサCtで構成される全波整流回路を介して供給されます。 R1-C3-C4で構成される回路は、閉レギュレーションループゲインを強調しています。 C2 -R2を使用する別の回路ステージは、約100kHzの発振器周波数を生成するように構成されています。

C5コンデンサC5には、実際には2つの機能があります。これは、上の波形画像に示されているようにソフトスタートランプの時間を指定し、平均短絡電流も指定します。 L4962のフィードバック入力は、出力分圧器R3-R4ジャンクションに結合されます。 L4960の出力電圧Uoは、次の計算を使用して決定されます。

Ui-Uo≥3Vの場合、Uo = 5.1 [（R 3 + R4）/ R3]。

Uiの最低値は9Vでなければならないことに注意してください。R3が取り外され、R4が短いリンクで変更されるとすぐに、5.1 V（±4％）の固定出力電圧を得ることができます。 R3が5K6の固定値で選択されている場合、R4は出力電圧を個別に決定します。

Uo = 9 V：R4 = 4K3
Uo = 12 V：R4 = 7K6
Uo = 15 V：R4 = 10K
Uo = 18 V：R4 = 14K
Uo = 24 V：R4 = 20K

この設計は、R3 = 6K8を使用し、R3を25Kポテンショメータでアップグレードすることにより、可変スイッチモード電源に変換できます。 ICを保護するためにダイオードD3が組み込まれています。この高速整流器は、ICの内部出力トランジスタのスイッチオフ期間ごとに、インダクタ入力側の負のスパイクを無害な0.6〜1Vに制限します。

D3がない場合、ICのピン7の電位が危険なほど上昇し、接地電位より数ボルト低くなります。インダクタL1とダイオードD3およびコンデンサC6C7は、スイッチモードで出力を調整するための降圧コンバータのように機能するため、LM338などの他の線形IC回路と比較してはるかに低い熱放散を引き起こします。

建設

コンパクトなPCBトラックとコンポーネントのレイアウトは、次の画像で視覚化できます。

ボードの組み立ては実際には非常に簡単です。前述のように、抵抗R3とR4を選択することから始めます。まず、R1…R4やC2 C5など、PCBの中心付近にある部品を組み立てます。

部品のはんだ付けを開始する前に、コンポーネントオーバーレイの画像で証明されているように、レギュレータIC1とパワーダイオードD1がネジ/ナットで1つの共通ヒートシンクに背中合わせに固定されていることを確認してください。

より厚いマイカワッシャーとプラスチック材料のブッシュを使用して、ヒートシンクをICの金属タブから電気的に十分に絶縁することを忘れないでください。ダイオードD3にはタイプBYV28を使用できる可能性があります。どちらのダイオードタイプを選択する場合でも、導通テスターでマイクの絶縁を確認してください。

ヒートシンクがPCB表面にしっかりと固定されるまで、ICIピンとD3ピンを特定のPCB穴に押し込みます。次に、リードをはんだ付けし、リードの残りの不要な部分を切り取ります。この後、残りの部品、L1、CI、C6、C7、Cs、D1、およびD2を取り付けます。

ダイオードと電解コンデンサのピンの向きと極性を正しく監視してください。 ICヒートシンクとのチョークコア巻線間の短絡の可能性を防ぐために、過度の注意を払う必要があります。中央のナイロンボルトとナットアセンブリを使用してL1を固定することをお勧めします。

テストと効率

ボードをトランスの二次側ワイヤに接続する前に、PCB上のすべてのコンポーネントの配置、絶縁、および方向を確認することから、テスト手順を開始します。

この調整可能なスイッチング電源は、最適に動作するために常に出力に接続された負荷を必要とすることに注意する必要があります。 SMPSに30VACが供給され、5Vの出力電圧に2Aの負荷が接続されている場合、ヒートシンクの温度は室温で約60°Cを超えてはなりません。

このような状況での回路の効率は約68％と予想されます。効率は、Uo = 10 Vで80％、Uo = 15 Vで85％、Uo = 25 Vで87％に向上し、すべて定格負荷は2アンペアです。

データシート