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terça-feira, 26 de abril de 2022

Conversor Booster Variável, entrada 12V saída 5 à 48V com CI UC3843 + PCI

Fig. 1 - Conversor Booster Variável, entrada 12V saída 5 à 48V com CI UC3843 + PCI

Olá a Todos!

No post de hoje, montaremos um simples conversor Booster CC/CC baseado no Circuito Integrado UC3843, a faixa de frequência de trabalho é cerca de 90 95KHz.

Ele consegue converter uma tensão de entrada entre 9 à 18Vcc para uma tensão de saída ajustável conforme a sua necessidade em uma faixa entre 4 à 50Vcc.

Aplicações

Essa categoria de conversor, pode ser utilizado em uma ampla gama de equipamentos que precisam de alimentação maior ou menor que a tensão de entrada, já que essa categoria de conversor funciona como um elevador ou diminuidor de tensão, e podemos utilizar em:

  • Notebook
  • Amplificadores
  • Rádios portáteis
  • Carregador USB
  • Televisores
  • Filmadoras
  • Entre muitos outros

Como o Circuito Funciona? 

Esse circuito conversor Booster, converte uma tensão de entrada de Corrente Contínua CC, em outra tensão de CC.

A tensão de entrada é cerca de 9 a 18Vcc, e a tensão de saída pode ser selecionada conforme sua necessidade, cerca de 3 a 50Vcc

A tensão de saída pode ser menor ou maior que a de entrada. O Circuito é baseado na topologia de conversores do tipo Ćuk magnético, com controle de frequência PWM, conduzido pelo circuito integrado UC3843, bastante conhecido no mercado, e bem em conta.

Os capacitores C1 e C2, são capacitores que ajudam a eliminar os Ripples e filtrar transientes advinda da fonte. 

O que é Conversor Ćuk

O conversor Ćuk ou regulador Ćuk é um conversor CC/CC que fornece uma tensão de saída que é menor ou maior que a tensão de entrada, mas a polaridade da tensão de saída é oposta à da tensão de entrada. 

Os reguladores Ćuk baseiam-se na transferência de energia do capacitor. Como resultante, a corrente de entrada é contínua. O circuito tem baixas perdas de chaveamento e eficiência elevada, e uma corrente “Ripple” de ondulação quase zero. 

Características do Circuito Integrado

O Circuito Integrado UC3843 fornece os recursos necessários para implementar esquemas de controle de modo de corrente de frequência fixa OFF-LINE ou CC para CC, com um número mínimo de componentes externos. 

Os circuitos implementados internamente incluem um bloqueio de subtensão (UVLO), apresentando uma corrente de inicialização inferior a 1 mA e uma referência de precisão ajustada para precisão na entrada do amplificador de erro. 

Outros circuitos internos incluem lógica para garantir a operação travada, um comparador de modulação por largura de pulso (PWM) que também fornece controle de limite de corrente e um estágio de saída totem-pole projetado para fornecer ou absorver corrente de pico alto. 

O estágio de saída, adequado para acionar MOSFETs de canal N, é baixo quando está no estado desligado.

O Indutor!

O conversor usa um indutor duplo, com relação 1:1. Podemos montar o nosso indutor, enrolando dois fios iguais, simultaneamente em um núcleo toroidal (Tipo Anel) de pó de ferro, como mostrado na Figura 2, abaixo.

Fig. 2 - Indutor toroidal 60uH - 24 voltas de Fio 1mm

Recomendamos utilizar o núcleo toroidal desses encontrados em fontes ATX, de cor amarelo-branco (material 26) ou com núcleo verde-azul (material 52). Ambos os materiais têm a mesma permeabilidade de 75.

Baseado na tensão escolhida em nosso projeto, o indutor foi enrolado em um núcleo toroidal com 2 fios de 1mm, com 24 voltas, enrolados juntos na mesma direção. A indutância de cada enrolamento fica em torno de 60uH

Regulagem da tensão de Saída!

A tensão de saída é determinada através do trimpot RP1, podendo ser calculada seguindo a fórmula descrita abaixo:

  • R1 = (Vout - 2,5) * 1880
Vout = Tensão em Volts e, R = Resistência em Ohms

Em nosso caso, o resistor que calcularemos será para 19V, para alimentar um notebook  em nosso carro:
  • RP1 = (19 - 2,5) * 1880
  • RP1 = 16,5 *1880
  • RP1 = 31,020 ou 31,02KΩ
Lembrando que o Trimpot está em série com o resistor R2, sendo assim, devemos subtrair o valor do resistor R2 que é de 2.200Ω, com o valor calculado, exemplo:
  • RP1 = 31,020Ω
  • R2 = 2,200Ω
Então:
  • 31,0202 - 2,200 =   28,820, ou 28,8KΩ
Esse é o valor que deve está regulado o Trimpot, RP1.
Mas, você pode está colocando um multímetro na saída e regular o mesmo para a tensão desejada.

Digrama Esquemático do Circuito

Na Figura 3 abaixo, temos o diagrama esquemático do circuito Conversor Booster, e a disposição dos componentes, é um circuito simples de se montar, mas é necessário dar atenção a montagem, por isso o conhecimento técnico necessário para montar esse circuito está entre o nível Intermediário ao avançado.
Fig. 3 - Conversor Booster Variável, entrada 12V saída 5 à 48V com CI UC3843

Lista de Componentes

  • Semicondutores
    • U1 ........ Circuito Integrado UC3842
    • Q1 ........ Transistor Mosfet NPN IRF3710
    • D1 ........ Diodo Schottky MBR10150

  • Resistores
    • R1 ........ Resistor 8.2KΩ (cinza, vermelho, vermelho, dourado
    • R2 ........ Resistor 2.2KΩ (vermelho, vermelho, vermelho, dourado
    • R3 ........ Resistor 4.7KΩ (amarelo, violeta, vermelho, dourado
    • R4 ........ Resistor 150KΩ (marrom, verde, amarelo, dourado
    • R5 ........ Resistor 10Ω (marrom, preto, marrom, dourado
    • R6 ........ Resistor 1KΩ (marrom, preto, vermelho, dourado
    • R7 ........ Resistor 10KΩ (marrom, preto, laranja, dourado
    • R8 ........ Resistor 0.08Ω (preto, cinza, prata, dourado
    • RP1 ..... Trimpot de 100KΩ

  • Capacitores
    • C1, C2, C8 ..... Capacitor Eletrolítico 3.300μF / 65V
    • C2, C3, C9 ..... Capacitor Poliéster/Cerâmico 100nF
    • C4 .................. Capacitor Poliéster/Cerâmico 2.2nF
    • C5 .................. Capacitor Poliéster/Cerâmico 150pF
    • C6 .................. Capacitor Poliéster/Cerâmico 330pF

  • Indutor
    • L1 .................. Indutor duplo 60uH *ver texto

  • Diversos
    • P1, P2......... Conector WJ2EDGVC-5.08-2P
    • F1 .............. Fusível de 10A soldável.
    • Outros ....... Placa Circuito Impresso, estanho, fios, etc.

A Placa de Circuito Impresso

Estamos disponibilizando os arquivos contendo a PCI, como ilustrado na Figura 4 abaixo, o Diagrama Esquemático, o PDFGERBER JPG, PNG, e disponibilizando um link direto para baixar gratuito e em um link direto, "MEGA".
Fig. 4 - PCI - Conversor Booster Variável, entrada 12V saída 5 à 48V com CI UC3843

Link direto para baixar

Clique no link ao lado para baixar os arquivos: Layout PCB, PDF, GERBER, JPG

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segunda-feira, 18 de abril de 2022

Pinagem - Pinout Fonte ATX - Especificações e Características!

Fig. 1 - Pinagem - Pinout Fonte ATX - Especificações e Características!

Especificações

As fontes de alimentação ATX, foram desenvolvidas para trabalharem principalmente com Computadores. Seu funcionamento consiste em, converter uma corrente alternada AC vinda da rede de fornecimento elétrico, em várias tensões de corrente contínua CC.

Para você que quer saber o assunto mais detalhados do funcionamento de uma fonte ATX, fizemos um Post que explica com fotos ilustrativas reais da placa da fonte e sua posição do diagrama esquemático, explicado o funcionamento em etapas de uma fonte ATX, para mais, clique no link abaixo:

Características

As principais tensões de fornecimento da fonte de alimentação ATX são: +3,3V, +5V, e +12V. E as tensões pontuais de baixa corrente, -12V e +5VSB (standby).  Existia ainda uma saída de -5V que era para alimentar os obsoletos barramentos ISA

Existem diversos modelos de fontes ATX no mercado, e cada uma veem com mais periféricos, separamos aqui os mais comuns entre todas elas.

Pinagem - Pinout Fonte ATX

Conector 20 ATX

O primeiro conector que mostraremos, é o maior entre todos, ele é conhecido como; Conector 20 ATX, o conector contém 20 pinos, como mostrado na Figura 2 abaixo. 
Fig. 2 - Conector 20 ATX -  Conector de 20 Pinos

Essa categoria de conector já são considerados obsoletos, já que a maioria das placas mães, utilizam o Conector 20 + 4 ATX.

Conector 24 ATX 

O conector 24 ATX foi a evolução do Conector 20 ATX, ele conta com 24 pinos, disposto em um único conector. Alguns fabricantes pensando em atender as placas mais antigas, dividem em dois  conectores um de 20 pinos mais um de 4 pinos, daí que sai a nomenclatura 20 + 4 ATX, como mostradona Figura 3 abaixo.
Fig. 3 - Conector 24 ATX -  Conector de 24 Pinos

Essa categoria de conector, além de levar alimentação para a placa, ele também é responsável por levar alguns pinos com funções especiais, que abordaremos logo mais abaixo.

Conector EPS12V

Para essa categoria de conector, existem três versões:
  • Conector 4 EPS12V — Esses conectores surgiram nas versões das fontes ATX, a partir da versão 1.3, distribuídas com conectores 4 EPS12V, como mostrado na Figura 4 abaixo.
Fig. 4 - Conector 4 EPS12V -  Conector de 4 Pinos

  • Conector 6 EPS12V - Esses  conectores surgiram a partir das versões 2.0 das fontes ATX, distribuídas com conectores 4 + 2 EPS12V, como mostrado na Figura 5 abaixo. 

    As fontes mais modernas utilizam dois conectores conjugados, ou seja, um de 4 pinos e outro de 2 pinos, encaixáveis, para facilitar na compatibilidade das versões mais antigas, e outros já veem com o conector de 6 pinos.
Fig. 5 - Conector 6 EPS12V -  Conector de 6 Pinos

  • Conector 8 EPS12V - Esses  conectores surgiram a partir das versões 2.0 das fontes ATX,  distribuídas com conectores 4 + 4 EPS12V, como mostrado na Figura 6 abaixo.
     
    As fontes mais modernas utilizam dois conectores conjugados, ou seja; dois conectores de 4 pinos que são encaixáveis, para facilitar na compatibilidade das versões mais antigas, e outros já veem com o conector de 8 pinos.
Fig. 6 - Conector 8 EPS12V -  Conector de 8 Pinos

Conector Molex Peripheral

Essa categoria de conector, é um dos mais tradicionais, ainda muito presente nos PCs. Essa categoria de conectores são utilizados para alimentar diversas categorias de equipamentos, tais como: 

Disco Rígido, Unidades de DVD/CDs, Placas Auxiliares, Algumas placas de vídeo, e em alguns casos, Placa Mãe de equipamentos industriais que utilizam essa categoria de fonte. O conector Molex é mostrado na Figura 7 abaixo.
Fig. 7 - Conector Molex Peripheral -  Conector de 4 Pinos

Conector Floppy Drive

Os Conectores Floppy Drive, são conectores obsoletos, não utilizados atualmente, e por obviedade tendem a desaparecer, a maioria das fontes, já não trazem mais essa categoria de conector, a imagem ilustrativa do conector é mostrado na Figura 8 abaixo.
Fig. 8 - Conector Floppy Driver -  Conector de 4 Pinos

Ele era utilizado em dispositivos de leitura dos antigos, disquetes, que eram alimentados por essa categoria de conector, que hoje não são mais visíveis em nenhum computador.
 

Conector peripheral SATA Power

Este conector é considerado a prova de erros, já que tem um orifício que faz com que o conector não seja ligado erradamente evitando qualquer erro na conexão, ele é  responsável pela alimentação dos periféricos, como: Disco Rígido, Drive CD/DVD como alimentação SATA, e em alguns casos, placas de vídeos que possuem alimentação SATA. A imagem ilustrativa e mostrada na Figura 9 abaixo.

Fig. 9 - Conector peripheral SATA Power - 15 Pinos

ATX Auxiliar Power Cable

Esse conector é utilizado na alimentação auxiliar de alguns periféricos, esses periféricos são equipamentos que precisam serem alimentados com as tensões de +3.3V e +5V

Fig. 10 - Conector Auxiliar ATX - 6 Pinos.

Funções Especiais Conector 20 e 24 ATX

Como já mencionara no início do Post, existem 4 fios dos 20 ou 24 fios, com funções especiais nas fontes ATX, são eles:

  • Pino 14 para o conector 20 ATX, ou o pino 16 para o conector 24 ATX - Esse é identificado por um fio padrão da cor Verde. Sua sigla é PS_ON, que significa “Power Supply On”, esse fio é quem recebe o comando da placa-mãe, que quando pressionamos o botão de ligar o PC, a placa mãe aterra esse PS_ON ao Ground, ou GND, ligando toda fonte de alimentação.

    Digo toda fonte, porque as fontes ATX, são dotadas de duas fontes independentes, a fonte stand alone, que é uma pequena fonte que fornece uma tensão de +5V com no máximo 2A, ela fica ligada logo que você conecta a fonte ATX na energia, ela serve para alimentar os periféricos de standby da fonte e da placa mãe, e a fonte de potência, que liga todas as linhas de alimentação.

    Caso queira ligar a fonte ATX, é só conectar o Fio Verde PS_ON, ao fio Preto, GND ou terra que a fonte irá ser acionada enquanto o fio verde estiver aterrado.

  • Pino 8 - Esse pino é identificado por um fio Cinza. Sua sigla é PG, que significa “Power Good” esse fio é quem indica que a fonte se estabilizou e está pronta para uso.

    O seu funcionamento é simples, quando acionamos a fonte, ele se mantém em baixa por um tempo de cerca de (100-500 ms).

  • Pino 9 - Esse é identificado por um fio padrão da cor Roxa. Sua sigla é +5VSB, que significa “+ 5V Standby”. 

    Esse fio é quem alimenta os circuitos de standby, como, por exemplo, o circuito Power On, enquanto a fonte principal que fornece as tensões de +3.3V, +5V, +12V, -12V, de potência, esta desligada.

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sexta-feira, 4 de junho de 2021

Fonte Chaveada SMPS 13.8V 10A com IR2153 e IRF840 + PCI

Fig. 1 - PCI - Fonte SMPS 13.8V com IR2153 e IRF840

Olá a todos!!

No post de hoje, iremos montar um simples circuito fonte chaveada SMPS, baseado no Circuito Integrado IR2153, que é um controlador PWM com apenas 8 Pinos, e com ele podemos facilmente construir uma fonte chaveada não regulada de boa qualidade para aplicações em projetos simples com um bom desempenho e com baixo custo.

Nesse modelo a fonte de alimentação tem uma saída de 13.8V, que pode ser ajustado através do trimpot RV1, e entrega em sua saída, uma corrente de 10A garantido.

O circuito

O circuito é composto basicamente por 8 etapas fundamentais:
  1. Etapa: Circuito de Proteção: É composta por um Fusível de 5A/250V, que atua se houver uma corrente superior a corrente de ruptura do Fusível, e paralelamente temos também um NTC (Negative Temperature Coefficient), ele é um limitador da corrente de surto, essa mesma topologia pode ser encontrado na maioria das fontes SMPS, tais como fonte de notebook, fontes de PC, AT / ATX de computador, etc.

  2. Etapa: Filtro de Transiente: Essa etapa é composta por um filtro inicial capacitivo que inibe as altas frequências de retornar para rede, ou vice-versa, e logo depois pela bobina filtro de EMI, que servem para atenuar os ruídos de alta frequência.

  3. Etapa: Retificação Primária: Composta pela ponte retificadora D1.

  4. Etapa: Filtro Primário: Composta pelos capacitores C4 e C5.

  5. Etapa: Chaveamento: Composta por Um gerador de PWM, e pelos transistores MOSFETS de potência IRF840.

  6. Etapa: Transformador: O transformador é um Trafo Chopper de alta frequência, e é ele que faz o isolamento e a transformação em alta frequência do sinal gerado pelo conjunto PWM e transistores chaveadores.

  7. Etapa: Retificação Rápida:  Formado pelo diodo D3, esse é um diodo rápido e duplo, já que a frequência oscilada no circuito é bastante alta. 

  8. Etapa: Filtro de saída: Composto pelo indutor L2, e o capacitor C9.

Circuito PWM

A alimentação do CI IR2153 é feita através do resistor de potência de 27K 5W em conjunto com o capacitor C5, no encapsulamento interno desse CI, já existe um diodo Zener de 15.6V, porém a corrente é baixa, então, cuidado para não colocar o resistor R3 com uma resistência menor, pois aumentaria a corrente na entrada do CI, e o Zener poderá se romper e consequentemente queimar o CI.

Uma solução melhorada seria colocar um diodo Zener de 15V para garantir a estabilização da tensão e a proteção do CI, que você pode estar fazendo se desejar.

Se você estiver utilizando o IR2153D, não ha necessidade de se utilizar o diodo D2 que é o FR107 ou BA159,  pois esse CI já tem esse dido internamente, se for o IR2153 "sem a letra D", deixe como está no esquema, "com o diodo D2", 

O diagrama esquemático completo está disposto logo abaixo na figura 2, tanto o diagrama como os materiais estão disponíveis para baixar no link abaixo. 

Figura 2 - Diagrama Esquemático Fonte SMPS 13.8V 10A

Transformador

O transformador TR1 foi pego deu uma fonte de  alimentação ATX de sucata, o modelo é o IE-35A, mas, você pode está utilizando praticamente qualquer modelo de Trafo de fonte ATX.

Não ha necessidade de se fazer o rebobinando do transformador, só deverá ficar atento a Pinagem que iremos utilizar do Trafo, como mostrada na Figura 3 abaixo. 

Fig. 3 - Esquema de ligação do Trafo de fonte ATX


O modelo de Trafo utilizado foi o EI-35A, mas também podemos utilizar qualquer um outro de fontes AT ou ATX que tenham os mesmos padrão, como os modelos EI-33, ER35, TM3341101QCERL35, EI28, Etc, como mostrado na Figura 4 abaixo.

Fig. 4 - Transformador de fonte ATX modelo EI-35A

O indutor L1 é o mesmo utilizado na fonte ATX, retiramos e não fizemos alteração nenhuma, e o indutor L2, do filtros de EMI de saída, você também pode está utilizando o da sucata da fonte, mas, se quiser enrolar o seu próprio filtro, podes enrolar em um núcleo Toroidal de ferrite. 

O enrolamento deve ser realizado o enrolamento em núcleos Toroidal, com a bobina utilizando fio de cobre super esmaltado de 0,6 mm com 25 voltas.

Lista de Material
  • CI1 .............. Circuito Integrado IR2153, ou IRF2153 (Ver Texto)
  • Q1, Q2 ........ Transistores Mosfets IRF840
  • R1, R2 ......... Resistor 150k - (marrom, verde, amarelo, ouro) 
  • R3 ................ Resistor 27K 5W – (vermelho, violeta, laranja, ouro)
  • R4 ................ Resistor 8K2 – (cinza, vermelho, vermelho, ouro)
  • R5, R6 ......... Resistor 10Ω – (marrom, preto, preto, ouro)
  • D1 ............... Ponte de Diodos KBU606 (Ou Equivalente) 
  • D2 ............... Diodo Rápido - FR107 ou BA159 (Ou Equivalente)
  • D3 ............... Diodos Rápido MBR3045PT (Ou Equivalente)
  • C1, C2 ........ Capacitor Poliéster 470nF - 400Vac
  • C3, C4 ........ Capacitor eletrolítico 330uF - 200V
  • C5, C7 ........ Capacitor eletrolítico 100uF - 25V
  • C6 ............... Capacitor Poliéster 680pF
  • C8 ............... Capacitor Poliéster 2,2uF - 400V
  • C9 ............... Capacitor eletrolítico 2200uF - 25V
  • RV1 ............ Trimpot 47kΩ
  • NTC1.......... Thermistor 5Ω.
  • L1, L2 ......... Indutor *ver texto
  • TR1 ............ Transformador *ver texto
  • F1  ............... Fusível soldável 5A
  • Outros ......... Fios, Soldas, Placa, Etc.

Arquivos Para Baixar

Estamos disponibilizando os arquivos contendo a PCI, o Diagrama Esquemático, o PDFGERBER JPG, PNG, e disponibilizando um link direto para download gratuito e em um link direto, "MEGA".

Link direto para Baixar

Clique no link para baixar os arquivos: Layout PCB, PDF, GERBER, JPG

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domingo, 21 de fevereiro de 2021

Circuito Fonte Ajustável tipo Buck 1.2V à 37V, 3A, proteção contra Curto com LM2596 + PCI

Fig. 1 - PCI Fonte Ajustável Tipo Buck, 1.2V à 3V 3A

Olá a Todos!!!!

No post de hoje, apresentaremos a você um circuito de Fonte De Alimentação Regulável com uma tensão que varia entre 1.2 à 37V Corrente Contínua, com proteção contra curto-circuito, um circuito simples de se montar, com poucos componentes externos. 

Descrição LM2596

A série LM2596 de reguladores são circuitos integrados monolíticos que fornecem todas as funções ativas para um regulador de chaveamento abaixador (buck), capaz de acionar uma carga 3A com excelente regulagem de linha e carga. 

Esses dispositivos estão disponíveis em tensões de saída fixas de 3,3V, 5V, 12V e uma versão de saída ajustável.

Exigindo um número mínimo de componentes externos, esses reguladores são simples de usar e incluem compensação de frequência interna e um oscilador de frequência fixa.

A série LM2596 opera em uma frequência de chaveamento de 150 kHz, permitindo assim componentes de filtro de tamanho menor do que o que seria necessário com reguladores de chaveamento de frequência mais baixa. 

Disponível em um encapsulamento padrão de 5 derivações TO-220 com várias opções diferentes de curvatura de derivação e um encapsulamento de montagem em superfície TO-263 de 5 derivações.

Uma série padrão de indutores está disponível em vários fabricantes diferentes, otimizados para uso com a série LM2596. Esse recurso simplifica muito o projeto de fontes de alimentação comutadas.

Características

  • 3,3 V, 5 V, 12 V e versões de saída fixas
  • Faixa de tensão de saída da versão ajustável, 1,2 V a 37 V ± 4% máx. Sobre linha e condições de carga
  • Disponível em pacotes TO-220 e TO-263
  • Corrente de carga de saída garantida 3A
  • Faixa de tensão de entrada de até 40V
  • Requer apenas 4 componentes externos
  • Excelentes especificações de linha e regulação de carga
  • Oscilador interno de frequência fixa 150 kHz
  • Capacidade de desligamento TTL
  • Modo de espera de baixa energia, IQ normalmente 80 μA
  • Alta eficiência
  • Usa indutores padrão prontamente disponíveis
  • Desligamento térmico e proteção de limite de corrente

Aplicações

  • Regulador simples de redução de alta eficiência (Buck)
  • Reguladores de comutação na placa
  • Conversor Positivo para Negativo
O diagrama esquemático da Fonte Ajustável está disposto na Figura 2 logo abaixo, o circuito projetado, tem a sua entrada de até 40V CC, isso quer dizer que a entrada tem que ser retificada com os devidos filtros.
Fig. 2 - Diagrama Esquemático Circuito fonte Ajustável 1.2V à 37V 3A

Lista de componentes

  • U1 ----------- Circuito Integrado LM2596
  • Led ---------- Led de uso geral
  • D1 ----------- Diodo 1N5825
  • L1 ----------- Indutor de 68uH
  • R1 ----------- Resistor 1KΩ 1/8w 
  • R2 ----------- Resistor 4.7 1/8w 
  • C1 ----------- Capacitor Eletrolítico 4.700µF 50V
  • C2, C5  ----- Capacitor de Cerâmico/Poliéster 0.1uF
  • C3 ----------- Capacitor de Cerâmico/Poliéster 3.3nF
  • C4 ----------- Capacitor Eletrolítico 470µF 50V
  • P1 ----------- Potenciômetro 10KΩ
  • B1, B2 ----- Terminal tipo Bloco Parafusado soldável 2-Pinos, 5 mm
  • Outros ------ PCI, Fios, Solda, Caixa, Knob Radiador de Calor, etc.

Arquivos para Baixar

O layout da Placa de Circuito Impresso está disposto na Figura 1, e estamos dispondo todos os arquivos necessários para você poder imprimir a sua PCI, com os arquivos GERBER, Layout em PDF, PNG, tudo com um link direto para você poder baixar e montar o seu.

Baixar

Link Direto: Arquivos PNG, PDF, GERBER


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terça-feira, 4 de junho de 2019

Fonte Chaveada SMPS simétrica com IR2153 e IRF840 - 2 x 50V 350W + PCI

Fig. 1 - Fonte Chaveada SMPS simétrica com IR2153  e IRF840 - 2 x 50V 350W + PCI

Olá a todos!!

Hoje nós iremos montar um simples circuito de uma fonte chaveada SMPS, baseado no Circuito Integrado IR2153, que é um controlador PWM com apenas 8 Pinos, que podemos facilmente construir uma fonte chaveada não regulada de boa qualidade para aplicações em projetos simples com um bom desempenho e com baixo custo, nesse modelo a fonte de alimentação é simétrica, e entrega uma potência de 350W.

Etapa de Potência

A etapa de potência é feita através de dois transistores MOSFET tipo N IRF840 que recebe os pulsos PWM do circuito integrado IR2153, esses transistores são bastante populares e de fácil aquisição. 

A alimentação do CI IR2153 é feita através do resistor de potência de 27K 6W, no encapsulamento interno desse CI, já existe um diodo Zener de 15.6V, porém a corrente é baixa, então cuidado para não colocar o resistor R3 com menor resistência, pois aumentaria a corrente na entrada do CI, e o Zener poderá se romper e consequentemente queimar o CI, uma solução melhorada seria colocar um diodo Zener de 15V para garantir a estabilização da tensão e a proteção do CI.

Se você estiver utilizando o IR2153D, não ha necessidade de se utilizar o diodo D2 que é o FR107 ou BA159,  pois esse CI já tem esse diodo internamente, se for o IR2153 "sem a letra D", deixe como está no esquema, "com o diodo D2", 

Filtros de Bloqueio e Proteção

Na entrada do circuito, ha um filtro de EMI e proteção, como podemos verificar no esquemático na figura 2, utilizamos um NTC Thermistor para forçar uma queda de corrente de pico quando o capacitor está sendo carregado, essa mesma topologia pode ser encontrado uma fonte de alimentação AT / ATX de computador. 
Figura 2 - Diagrama Esquemático Fonte SMPS Simétrica 2x50V

Enrolando O Trafo 

O transformador TR1 foi pego deu uma fonte de  alimentação ATX de sucata, fizemos o rebobinando do transformador e sua indutância primária ficou em aproximadamente 6,4 mH.

O núcleo do transformador não tem espaço de ar, lembre-se: Alguns Trafo desses tem o Gap de Ar,  "Espaçamento no Gap", se o seu tiver, pegue uma lixa e lixe até consegui igualar os Gap e deixá-los sem espaçamentos.

O enrolamento primário consiste em dar 40 voltas totais de fio de cobre super esmaltado de 0,6 mm, sendo 20 voltas, Center Tape,  mais 20 voltas.

pois podemos implantar na montagem das bobinas utilizando a metade inferior primária original "Trafo de Fonte ATX" sem rebobinar, isola a primeira parte do primário, enrola o secundário com Center Tape, isola o secundário e depois termina o enrolamento do primário novamente. 

Ou seja: 20 voltas, coloque uma camada de isolamento com uma fita de isolamento e enrole o enrolamento secundário, uma vez que o secundário estiver enrolado, isole-o novamente e continue com as 20 voltas restantes sobre ele.

Significa que o enrolamento secundário fica entre as 20 + 20 voltas primárias, como é nos Trafos das fontes ATX, isso ajuda nas atenuação das interferências na saída.
O secundário consiste em um enrolamento de 28 Voltas com Center Tape de fio de cobre super esmaltado 0,6 mm.

O indutor L1 é o mesmo utilizado na fonte ATX, retiramos e não fizemos alteração nenhuma, e os indutores L2 e L3, dos filtros de EMI de saída podem ser enroladas em núcleos Toroidais de ferrite. 

O enrolamento emparelhado deve ser enrolado nos mesmos núcleos Toroidais, com as bobinas independentes utilizando fio de cobre super esmaltado de 0,6 mm com 25 voltas em cada terminais de alimentação.

Lista de Material
  • CI1 ------------------ Circuito Integrado IR2153
  • Q1, Q2 -------------- Transistores Mosfets IRF840
  • R1, R2 -------------- Resistor 150k - (marrom, verde, amarelo) 
  • R3 ------------------- Resistor 27K 5W – (vermelho, violeta, laranja)
  • R4 ------------------- Resistor 10K – (marrom, preto, laranja)
  • R5, R6 -------------- Resistor 10Ω – (marrom, preto, preto)
  • D1 ------------------  Ponte de Diodos D10SB60 (Ou Equivalente) 
  • D2 ------------------  Diodo Rápido - FR107 ou BA159 (Ou Equivalente)
  • D3 à D6 ------------ Diodos de recuperação rápida MUR460 (Ou Equivalente)
  • C1, C2 -------------- Capacitor Poliéster 470nF - 250Vac
  • C3, C4 -------------- Capacitor eletrolítico 1000uF - 200V
  • C5, C7 -------------- Capacitor eletrolítico 100uF - 25V
  • C6 ------------------- Capacitor Poliéster 470pF
  • C8 ------------------- Capacitor Poliéster 2,2uF - 400V
  • C9, C10 ------------ Capacitor eletrolítico 2200uF - 65V
  • P1 ------------------- Potenciômetro linear ou logarítmico 100kΩ
  • NTC1 --------------- Thermistor  5Ω.
  • L1, L2, L3 --------- Indutor *ver texto
  • TR1 ----------------- Transformador *ver texto
  • F1 ------------------- Fusível soldável 5A
  • Outros -------------- Fios, Soldas, Placa, Etc.

Estamos dispondo para Download os materiais necessários para quem deseja montar com a placa sugerida os arquivos em webp, PDF e arquivos Gerber para quem deseja enviar para impressão.

Figura 3 - PCI Placa de Circuito Impresso - Fonte SMPS 2X50V - 350W

Arquivos para Download:




E por hoje é só, espero que tenham gostado!!!

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Forte abraço.

Deus vos Abençoe

Shalom


quinta-feira, 10 de janeiro de 2019

How Switched Mode Power Supply Works - SMPS - ATX

How Switched Mode Power Supply Works - SMPS - ATX

Clique Aqui: Versão em português


ATX Switched-Mode Power Supplies have some interesting features when compared to standard Switched Mode Power Supply (SMPS).

In the ATX power supply, there are different output voltages: + 12V, + 5V, + 3.3V, -12V, -5V and 5VSB. There are some variations on these types of Power Supply, but in the general context, the pattern is this.


The way SMPS work is pretty much the same.
They control the output voltage by opening and closing the switching circuit so as to maintain the opening and closing time of this circuit, IE the width of the pulses and their frequencies, to obtain the desired voltage.

There are separate processes for everything to work smoothly.

So let's see the modular diagram to unravel steps of these processes, so that we can step by step understand.

This is the block in modules divided by steps, to improve our understanding.



There are 10 basic steps to running an ATX power supply, there are other underlying modules that are intrinsic in the steps, but, we'll not go as deep as it would be extremely great this Blogger, for those who want to watch the explanatory video with details on our channel from YouTube.



So let's understand these steps:


Step 1 - Transient Filter


It is by this stage that the voltage coming from your network, whether 110 or 220V AC should enter.
Transient Filter

This voltage goes through a basic protection, the fuse, that if some step ahead short, the fuse opens, avoiding to burst everything ahead, and in the same line, we have the NTC (Negative Temperature Coefficient), It's a surge current limiter, in series with the electric circuit,

In it the value of ohmic resistance decreases as its temperature rises, its initial resistance is approximately 15 Ohms, which we can understand by the Ohms' law, the advantages one has in using it in series, after the power supply switches it on lowers its resistance to approximately 0.5 Ohms.

EMI filters also exist, these are used to avoid high frequency noise and a huge amount of harmonics generated by the switches that can propagate through the electrical network and cause interference in nearby electronic equipment.

Step 2 - Primary Rectification

Primary Rectification
In this stage we find the rectifier bridge, or an arrangement formed by four common diodes, which has the function of rectifying a full-wave voltage, that is, rectifying an alternating electric current (AC), transforming it into a continuous electric current ( A.D).

Step 3 - Filtration

Filtration
After rectification, the DC signal, Riples (which are small variations, the capacitors are responsible for the filtering and stabilization IE, decrease of these Riples, in the rectified voltage, this voltage rises to something around 300V, which are used in the power switches, this part is fundamental to the correct stabilization of the source especially if its source is of high power.

Step 4 - Power Switches

Power Switches
These switches can be Bipolar Power Transistors such as MOSFETs, or any other type, but they differ from ordinary transistors, by the type of operation in which these transistors work, these switching transistors dissipate less power than a common working transistor in a linear source because they work as a switch on / off at high speeds, depending on the design of the source, they suffer variations that are usually between 20Khz to 100kHz, they are directly responsible for the output voltage, and stability of that voltage, through of the commands received by the Control Circuit.


Step 5 - Output Transformer


Output Transformer
The transformer is a high frequency CHOPPER TRANSFORMER, and they also work with alternating voltage, when passing through the switches the voltage will be a square wave AC type PWM, but with high frequency, not with the same frequency of 60Hz of the input voltage.

The switches work on two different levels, High and Low, when it is HIGH, the voltage goes through it normally, causing a constant voltage level in the input of the coil of the transformer, the action of these transistors, go from HIGH to LOW very quickly.

This will induce the winding to have the necessary voltages according to the winding and frequency placed on these switches.

Step 6 - Fast Rectifier

Fast Rectifier
With the voltage generated by high frequency switches, a diode is needed to meet this demand, so we have the high speed diodes called SCHOTTKY DIODES or fast recovery diodes since ordinary diodes would not be able to work with high frequency voltages .

Step 7 - Output Filters

Output Filters
The inductor - Which has the function of eliminating the high frequency harmonics, so that they do not travel to the equipment that will be fed, for imagine you, if these harmonics pass to a micro-controller for example, could cause undue loads loads and errors of reading in the control processes.

And the Capacitors - They are the ones that filter and stabilize the voltage at the output, avoiding ripples and instabilities at the output.

Step 8 - Driver Transformer

Driver Transformer
The driver transformer in this case is nothing less than the one responsible for traffic the information coming from the Integrated Circuit Controller, and pass these commands to the switches, so as to bring insulation or electrical decoupling between primary and secondary, in this topology there is a pair of transistors that also switch the Transformer Drive to receive these PWM pulses from the driver IC, passing this information to the power step we already saw in Step 4.

Step 9 - PWM control

PWM control
The brain of a switched source is its PWM controller, they are dedicated integrated circuits, to perform that work, but they do not work alone, there are also current sensors, which also vary from source to source, but it is very likely that you will find in its source the TL341 IC, it has the aspect of a transistor, but, it is not a transistor, it is very popular for its cost benefit.

This circuit is connected to the output of the power supply, receives Feedback and directs the voltage information to the IC that controls the oscillator that generates a rectangular signal whose pulse width is controlled and sent to the Transformer Drive that sends these commands to the step of power.

If the power at the output to raise the voltage tends to drop, the circuit activates the instantaneous correction in the pulse width of the switching transistors and the voltage keeps stabilized.

Step 10 – Primary Power Supply VSB

Primary Power Supply VSB
VSB stands for Voltage Standby, which is technically a power supply that keeps its output active, whenever the source power cord is connected to the mains, its capacity is approximately 2 Amps, and this depends on the total power of the source, this active voltage line is to keep the circuit active and is necessary for when the power on button is activated through PSON, which is the start of the power supply, then the oscillator will activate the power line also powers the motherboard hardware to activate peripherals via software, keyboard, network, and so on.

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