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| Fig. 1 - Mini Fonte de Alimentação Chaveada 5V - 25V, 3A com TNY268 com PCI |
Olá a Todos!
No Post de hoje, montaremos uma fonte de alimentação Chaveada bastante simples, ela é automática, com tensão de entrada de 80Vac à 260Vac, e fornece uma tensão de saída que pode ser regulada entre 5V à 25, com corrente de até 3A, dependendo da configuração que escolheremos.Essa é uma fonte baseada no Circuito Integrado TNY268, que faz parte de uma série de circuitos TinySwitch-II: TNY263, TNY264, TNY265, TNY266, TNY267 a TNY268.
Para uma fonte chaveada do tipo Flyback como a proposta, esse CI é ideal, ele integra em seu encapsulamento, os componentes necessários para funcionamento:
- Controle PWM, Mosfets de Potência
- Proteção Sobre-Corrente
- Proteção Sobre-Temperatura
- Sistema de Auto-Alimentação
Ele não necessita de enrolamento auxiliares, o que torna um CI completo, com encapsulamento DIP8, com frequência de trabalho PWM de 132kHz e tensão de até 700V.
ATENÇÃO!
Esse circuito trabalha conectado diretamente à rede elétrica, isso é extremamente perigoso, qualquer descuido, ou ligações erradas, erro no projeto, ou qualquer outra ocasião, pode levar a danos irreversíveis.
Nós não nos responsabilizamos por qualquer tipo de ocorrência. Se você não tem experiência suficiente, não monte esse circuito, e se montar, ao testar, esteja com as devidas proteções e acompanhado por outrem.
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O Circuito Integrado TinySwitch-II TNY268
O TinySwitch-II integra um MOSFET de potência de 700 V, oscilador, fonte de corrente comutada de alta tensão, limite de corrente e circuitos de desligamento térmico em um dispositivo monolítico.
A potência de partida e operação são derivadas diretamente da tensão no pino DRAIN, eliminando a necessidade de um enrolamento de polarização e circuitos associados.
Além disso, os dispositivos TinySwitch-II incorporam reinicialização automática, detecção de subtensão de linha e jitter de frequência.
O circuito de reinicialização automático totalmente integrado limita com segurança a potência de saída durante condições de falha, como curto-circuito de saída ou malha aberta, reduzindo a contagem de componentes e o custo do circuito de realimentação secundário.
A frequência de operação de 132 kHz é alterada para reduzir significativamente tanto o quase pico quanto a EMI média, minimizando o custo de filtragem.
Características
- Os recursos do TinySwitch-II reduzem o custo do sistema
- Reinício automático totalmente integrado para proteção contra curto-circuito e falha de circuito aberto – economiza custos de componentes externos
- O circuito integrado praticamente elimina o ruído audível com o transformador comum envernizado por imersão
- O recurso de detecção de subtensão de linha programável evita falhas de ligar/desligar – economiza componentes externos
- O Jitter de frequência reduz drasticamente a EMI (~10 dB) – minimiza os custos dos componentes do filtro EMI
- A operação de 132 kHz reduz o tamanho do transformador – permite o uso de núcleos EF12.6 ou EE13 para baixo custo e tamanho pequeno
- Solução de Switcher de contagem de componentes mais baixa
- Família de dispositivos escaláveis expandida para baixo custo do sistema
TNY268 - Pinagem e Descrição
O TNY268 vem encapsulado em estrutura DIP-8B para pinagem perfurada e com encapsulamento de SMD-8B para SMD.
O encapsulamento é semelhante ao conhecido CI LM555, com exceção do pino 6 ocultado no TNY268, como podemos visualizar na pinagem da Figura 2, abaixo.
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| Fig. 2 - Pinagem - Pinout TNY268 |
Deixamos abaixo a descrição de cada pino do Circuito Integrado TNY268 para facilitar a nossa compreensão.
- DRENO (D): Conexão de dreno MOSFET de alimentação. Fornece corrente de operação interna para operação de partida e de estado estacionário.
- BYPASS (BP): Ponto de conexão para um capacitor de bypass externo de 0,1 μF para a alimentação de 5,8 V gerada internamente.
- ENABLE/UNDERVOLTAGE (EN/UV): Este pino tem duas funções: habilitar entrada e detecção de subtensão de linha. Durante a operação normal, a comutação do MOSFET de potência é controlada por este pino. A comutação MOSFET é terminada quando uma corrente maior que 240 μA é extraída deste pino.
Este pino também detecta as condições de subtensão da linha através de um resistor externo conectado à tensão da linha CC. Se não houver resistor externo conectado a este pino, o TinySwitch-II detecta sua ausência e desabilita a função de subtensão da linha. - SOURCE (S): Circuito de controle comum, conectado internamente à fonte MOSFET de saída.
- SOURCE (HV RTN): Saída de conexão da fonte MOSFET para retorno de alta tensão.
O Circuito Fonte Chaveada
O circuito Mini Fonte de Alimentação Chaveada 5V - 24V, 3A com TNY268, tem seu diagrama esquemático disposto na Figura 3 abaixo, e como podemos verificar, é um circuito simples.
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| Fig. 3 - Circuito Mini Fonte de Alimentação Chaveada 5V - 25V, 3A com TNY268 |
No entanto, é necessário bastante cuidado, já que estamos trabalhando com energia elétrica, conhecimento no mínimo intermediário em eletrônica é necessário para montar esse circuito.
A tensão de Saída
A tensão de saída, é ajustada através de dois parâmetros no circuito:
- O diodo D4, que é um diodo Zener de 1W de Potência.
- O enrolamento secundário do transformador.
O Diodo Zener
O diodo zener D4, é o diodo que ajustará a tensão de saída, devemos configurá-lo da seguinte maneira,
quando a tensão desejada for Xv, o diodo zener deverá ter uma tensão Xv - 1.
O diodo deverá deverá ser 1V menor que a tensão nominal da fonte, essa tensão menor, é devido ao foto-acoplador está ligado em série com o diodo zener, e ele sendo um diodo “LED”, temos a queda de tensão nele.
Por Exemplo:
Para se obter uma tensão de 5V na saída da fonte:
- O diodo zener D4 = 4V. Usamos um diodo zener comercial de 4,3V - 1N4731.
- O diodo zener D4 = 8V. Usamos um diodo zener comercial de 8,2V 1N4738.
- O diodo zener D4 = 11V. Usamos um diodo zener comercial de 1N4741.
Para se obter uma tensão de 25V na saída da fonte:
- O diodo zener D4 = 24V. Usamos um diodo zener comercial de 1N4749.
O Transformador
O transformador utilizado nesse circuito, foi um trafo de alta frequência, muito encontrado em fontes de PC, como ilustrado na Figura 4 abaixo, um transformador de Ferrite modelo EE-25.
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| Fig. 4 - Transformador de Ferrite EE-25 |
Enrolamento da bobina Primária
O primário será enrolado para suporta uma tensão entre 85V à 265V, e isso será feito enrolando 140 voltas de fio esmaltado 33AWG, ou fio de 0,18 mm de diâmetro.
Logo após enrolar o primário, coloque fita de isolamento apropriada, com isolamento elétrico, e térmico, para isolar o primário do secundário.
Enrolamento da bobina Secundária
O secundário será enrolado conforme a tensão desejada na saída, e isso será realizado de forma tal que, para cada 1V desejado, seja enrolada 1,4 voltas de fio esmaltado 17AWG ou fio de 1,15 mm.
O cálculo para uma tensão de saída de 5V, pode ser alcançado usando a fórmula abaixo:
- Fórmula: N = V * F
- N = Numero de Voltas
- V = Tensão Desejada
- C = Constante = 1.4
- V = 5V
- C = 1.4
- N = ?
- N = 5 * 1.4
- N = 7 Voltas
Para 5V na saída, termos 7 Voltas para se enrolar no secundário.
O cálculo para uma tensão de saída de 9V:
- V = 9V
- F = 1.4
- N = ?
- N = 9 * 1.4
- N = 12,6 = ~13 Voltas
Para 9V na saída, termos 13 Voltas para se enrolar no secundário.
O cálculo para uma tensão de saída de 12V:
- V = 12V
- F = 1.4
- N = ?
- N = 12 * 1.4
- N = 16,8 = ~17 Voltas
Para 12V na saída, termos 17 Voltas para se enrolar no secundário.
O cálculo para uma tensão de saída de 24V:
- V = 25V
- F = 1.4
- N = ?
- N = 25 * 1.4
- N = 35 Voltas
Para 24V na saída, termos 37 Voltas para se enrolar no secundário.
O bom é que com a fórmula, podemos calcular qualquer tensão que desejarmos obter na saída da nossa fonte chaveada.
Lista de componentes
- Semicondutor
- U1 ......... Circuito Integrado TNY268P
- OPT ....... Opto-Acoplador TLP181
- D1, D2 ... Diodo 1N4007
- D3 ......... Diodo Rápido FR307
- D4 ......... Diodo Zener *Ver Texto
- Resistor
- R1 .... Resistor 10Ω / 1W (marrom, preto, preto, ouro)
- R2 .... Resistor 200KΩ / 1/4W (vermelho, preto, amarelo, ouro)
- R3 .... Resistor 470Ω / 1/4W (amarelo, violeta, marrom, ouro)
- Capacitores
- C1 ............ Capacitor Eletrolítico 47uF/400V
- C2 ............ Capacitor Poliéster 2.2nF
- C3 ............ Capacitor Poliéster 100nF
- C4 ............ Capacitor Eletrolítico 470uF/35V
- Diversos
- T1 ......... Transformador de Ferrite EE-25
- P1, P2 ... Conector WJ2EDGVC-5.08-2P
- Outros ... PCI, Fios, Soldas, Etc.
Placa de Circuito Impresso - Download
Na Figura 3 logo abaixo, estamos disponibilizando a PCI em arquivos GERBER, PDF e JPEG, para você que deseja elaborar uma montagem mais otimizada, ou em casa, ou se preferir, em uma empresa que imprima a placa.
Você pode está baixando os arquivos gratuitamente em um link direto na opção de Download logo abaixo.
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| Fig. 5 - PCI Mini Fonte de Alimentação Chaveada 5V - 25V, 3A com TNY268 |
Pessoal, o trabalho é grande, escrever, montar, testar, elaborar a PCI, armazenar para baixar, tudo isso dá muito trabalho, e não cobramos nada por isso!
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