Beztransformatorowy impulsowy zasilacz sieciowy

Środa, 01 Grudzień 2021

W artykule zaprezentowano impulsowy zasilacz beztransformatorowy, który został zrealizowany z użyciem scalonej przetwornicy DC/DC typu MP9488. Układ ma zintegrowany klucz MOSFET oraz szereg zabezpieczeń i pracuje w aplikacji przetwornicy obniżającej High-Side Buck.

Podstawowe parametry:

zasilacz beztransformatorowy – brak separacji galwanicznej,
dostarcza napięcia 12 V przy obciążalności do 200 mA,
bardzo szeroki zakres napięć zasilania: 48...380 V DC lub 90...250 V AC,
niewielkie wymiary.

Konstrukcja charakteryzuje się bardzo szerokim uniwersalnym zakresem napięć zasilania, wynoszącym 48...380 V DC lub 90...250 V AC. Umożliwia to zasilanie budowanych układów z wysokonapięciowych źródeł, takich jak instalacje solarne PV, instalacje baterii akumulatorów rowerów lub innych pojazdów elektrycznych oraz sieci energetycznej. Na wyjściu dostępne jest napięcie 12 V o obciążalności do 200 mA.

UWAGA! W układzie występują napięcia niebezpieczne dla życia, wszelkie czynności uruchomienie należy przeprowadzić zachowując szczególną ostrożność.

Budowa i działanie

W roli sterownika przetwornicy wybrany został układ MP9488 firmy MPS, którego budowa wewnętrzna została pokazana na rysunku 1. Jest to uniwersalna przetwornica DC/DC ze zintegrowanym kluczem MOSFET, dopuszczalnym napięciem zasilania 450 V, prądzie przełączania do 0,5 A i wbudowanymi zabezpieczeniami. W modelu wybrano aplikację przetwornicy obniżającej (High-Side Buck).

Rysunek 1. Budowa wewnętrzna układu MP9488

Stałe napięcie wejściowe doprowadzone jest do zacisków ACDC i DC złącza IN, mostek BR pełni w tym przypadku funkcję zabezpieczenia przed odwrotnym podłączeniem zasilania. Układ może być zasilany sieciowym napięciem przemiennym, w tym przypadku napięcie zasilania doprowadzone jest do zacisków ACDC i AC złącza IN, a mostek BR zapewnia prostowanie pełnookresowe. Kondensatory CE1, CE2 filtrują napięcie zasilania przetwornicy U1, dławik L1 pełni funkcję filtra zakłóceń. Dzielnik R2, R3 ustala wartość napięcia wyjściowego (Vfb=2,55 V). Schemat zasilacza jest pokazany na rysunku 2. Napięcie wyjściowe dostępne jest na złączu OUT, dioda LD1 sygnalizuje jego obecność i zapewnia wstępne obciążenie przetwornicy.

Rysunek 2. Schemat ideowy zasilacza

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany jest na niewielkiej jednostronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 3. Montaż nie wymaga opisu, należy tylko poprawnie przylutować pad termiczny układu U1 i dokładnie oczyścić płytkę z topników. Przed podłączeniem układu należy dokładnie sprawdzić poprawność montażu i jakość zastosowanych elementów, szczególnie kondensatorów, gdyż mają one kluczowy wpływ na działanie układu.

Rysunek 3. Schemat płytki PCB

Uruchomienie sprowadza się do wstępnego obciążenia wyjścia np.: rezystorem 68 Ω/10 W lub sztucznym obciążeniem i doprowadzenia odpowiedniego napięcia z zasilacza laboratoryjnego. Po włączeniu zasilania na wyjściu układu powinno pojawić się napięcie 12 V, ±5%.

UWAGA! W przypadku zasilania układu z sieci energetycznej 110/230 V AC należy pamiętać, że układ nie zapewnia separacji galwanicznej napięcia wyjściowego.

Zmieniając obciążenie oraz wartość napięcia zasilania należy sprawdzić poprawność stabilizacji napięcia wyjściowego. Jeżeli wszystko działa poprawnie układ zasilamy z transformatora separacyjnego 115 V/230 V lub 230 V/230 V i ponownie kontrolujemy zachowanie.