調整可能な電流および電圧出力用にSMPSを変更する方法

この記事では、いくつかの外部ジャンパーリンクを使用して、既製のSMPSを可変電流smps回路に変換する方法について説明します。

以前の記事の1つで、単純なシャントレギュレータステージを使用して可変電圧SMPS回路を作成する方法を学びましたが、今回のハックでも、可変電流出力機能を実装するために同じ回路ステージを使用します。

SMPSとは

SMPSはSwitch-Mode-Power-Supplyの略で、AC220VをDCに変換するために高周波フェライトベースのスイッチングコンバータを使用します。高周波の使用 フェライトトランス コンパクトさ、電力損失、およびコストの点でシステムを非常に効率的にします。

今日のSMPSの概念は、従来の鉄心変圧器をほぼ完全に置き換え、これらのユニットを非常にコンパクトで軽量で効率的な電源アダプターの代替品に変えました。

ただし、SMPSユニットは固定電圧モジュールとして一般的に入手可能であるため、ユーザーのアプリケーションのニーズに応じて優先電圧を達成することは非常に困難になります。

たとえば、12Vのバッテリーを充電するには、約14.5Vの出力電圧が必要になる場合がありますが、この値は非常に奇妙で標準的ではないため、 これらの仕様で評価されたSMPS 市場で。

可変SMPS回路は市場に出回っていますが、これらは通常の固定電圧バリアントよりもコストがかかる可能性があるため、既存の固定電圧SMPSを可変タイプに変換する方法を見つけることはより興味深く望ましいように見えます。

概念を少し調査することで、それを実装する非常に簡単な方法を見つけることができました。この変更を行う方法を学びましょう。

あなたは人気のあるものを見つけるでしょう 12V 1ampSMPS回路 私のブログでは、実際には可変電圧機能が組み込まれています。

SMPSのオプトカプラーの機能

上記のリンクされた投稿では、SMPSに重要な定出力機能を提供する上でオプトカプラがどのように重要な役割を果たしたかについて説明しました。

オプトカプラの機能は、次の簡単な説明で理解できます。

オプトカプラはLED /フォトトランジスタ回路を内蔵しており、このデバイスはSMPS出力ステージと統合されているため、出力が危険なしきい値を超える傾向がある場合、オプト内のLEDが点灯し、フォトトランジスタを強制的に導通させます。

次に、フォトトランジスタは、ＳＭＰＳドライバステージの敏感な「シャットダウン」ポイントを横切って構成され、フォトトランジスタの導通により、入力ステージが強制的にシャットダウンされる。

上記の条件により、SMPS出力も瞬時にシャットダウンしますが、この切り替えが開始されると、出力が修正されてセーフゾーンに復元され、オプト内のLEDが非アクティブになり、SMPSの入力ステージが再びオンになります。

この動作は、オンからオフへ、またはその逆に高速で循環し続け、出力で一定の電圧を確保します。

調整可能な電流 SMPSの変更

SMPS内で電流制御機能を実現するために、オプトカプラの助けを再び求めます。

以下に示すように、BC547トランジスタ構成を使用して簡単な変更を実装します。

上記の設計を参照すると、可変電流SMPSドライバ回路を変更または作成する方法に関する明確なアイデアが得られます。

オプトカプラー（赤い四角で示されている）は、すべてのSMPSモジュールにデフォルトで存在し、TL431が存在しないと仮定すると、オプトカプラーLEDに関連する構成全体を構成する必要がある場合があります。

TL431ステージがすでにSMPS回路の一部である場合、その場合は、回路の提案された電流制御に単独で責任を持つようになるBC547ステージの統合を検討する必要があります。

BC547は、TL431 ICのカソード/アノードを介してコレクター/エミッターに接続されていることがわかり、BC547のベースは、選択可能な抵抗Ra、Rb、Rc、Rdのグループを介してSMPSの出力（-）に接続されていることがわかります。 。

BC547トランジスタのベースとエミッタの間にあるこれらの抵抗は、回路の電流センサーのように機能し始めます。

これらは、関連する接点間でジャンパー接続をシフトすることにより、異なる電流制限がラインに導入されるように適切に計算されます。

対応する抵抗の値によって決定される設定しきい値を超えて電流が増加する傾向がある場合、電位差がBC547のベース/エミッタ間に発生し、トランジスタをオンにするのに十分になり、オプトLEd間のTL431ICを短絡します。と地面。

上記のアクションにより、オプトのLEDが瞬時に点灯し、オプトの内蔵フォトトランジスタを介してSMPSの入力側に「障害」信号が送信されます。

この状態は、出力側ですぐにシャットダウンを実行しようとします。これにより、BC547の導通が停止し、状況がONからOFF、ONに急速に変動し、電流が所定のしきい値を超えないようにします。

抵抗Ra ... Rdは、次の式を使用して計算できます。

R = 0.7 /現在のしきい値のカット

たとえば、定格電流が1アンペアの出力にLEDを接続するとします。

対応する抵抗（ジャンパーで選択）の値を次のように設定できます。

R = 0.7 / 1 = 0.7オーム

抵抗器のワット数は、バリアントを乗算することで簡単に取得できます。つまり、0.7 x 1 = 0.7ワットまたは単に1ワットです。

計算された抵抗は、LEDへの出力電流が1アンペアのマークを超えないことを保証し、それによってLEDを損傷から保護します。残りの抵抗の他の値は、SMPSモジュールで目的の可変電流オプションを取得するために適切に計算できます。

固定SMPSを可変電圧SMPSに変更する

この次の投稿では、0から最大までの任意の電圧レベルを達成するためにSMPSを可変電源にする方法を決定しようとしています。

シャントレギュレータとは

設計で可変電圧機能を実行するためにシャントレギュレータ回路ステージを採用していることがわかります。

もう1つの興味深い側面は、このシャントレギュレータデバイスが回路のオプトカプラの入力を調整することによって機能を実装することです。

現在、フィードバックオプトカプラステージはすべてのSMPS回路で常に採用されているため、シャントレギュレータを導入することにより、固定SMPSを可変対応物に簡単に変換できます。

実際、上で説明したのと同じ原理を使用して可変SMPS回路を作成することもできます。

あなたはについてもっと知りたいかもしれません シャントレギュレータとは何ですか、そしてそれはどのように機能しますか 。

手順：

次の回路例を参照すると、シャントレギュレータの正確な位置とその構成の詳細を見つけることができます。

赤い点線でマークされた図の右下を参照してください。これは、関心のある回路の可変セクションを示しています。このセクションは、意図された電圧調整アクションを担当します。

ここで、抵抗R6は、設計を可変にするために22Kポットに置き換えることができます。

このセクションを拡大すると、関連する詳細がわかりやすくなります。

オプトカプラーの識別

固定電圧のSMPS回路がある場合は、それを開いて、設計内のオプトカプラーに注意してください。次の画像に示すように、ほとんどの場合、中央のフェライトトランスのすぐ近くにあります。

オプトカプラーを見つけたら、オプトの出力側に関連するすべての部品を取り外してクリーンアップします。つまり、SMPSPCBの出力側にある可能性のあるピン全体を削除します。

そして、前の図に示すように、TL431を使用して、オプトのこれらのピンを組み立てられた回路に接続または統合します。

TL431セクションを汎用PCBの小片に組み立てて、メインのSMPSボードに接着することができます。

SMPS回路に出力フィルターコイルがない場合は、TL431回路の2つのプラスを短絡して、終端をSMPS出力ダイオードのカソードに接続するだけです。

ただし、SMPSにオプトカプラーを備えたTL431回路がすでに含まれているとすると、R6抵抗の位置を見つけて、ポットと交換します（上の最初の図のR6の位置を参照）。

POTと直列に220オームまたは470オームの抵抗を追加することを忘れないでください。そうしないと、ポットを最上レベルに調整しているときに、TL431シャントデバイスが即座に損傷する可能性があります。

これで、上記の手順を使用して可変電圧SMPS回路を変換または作成する方法を正確に理解できました。

更新

次の画像は、可変の電圧および電流機能を取得するためにSMPS回路をカスタマイズする最も簡単な方法を示しています。意図した結果を得るには、オプトカプラー全体でポットまたはプリセットをどのように構成する必要があるかを確認してください。

デザインや説明について疑問がある場合は、コメントでお気軽にご連絡ください。