Схема блока питания на VIPER22A - надежный источник питания для ваших проектов

Схемы импульсных источников питания нашли широкое применение в современной электронике. Одна из самых популярных микросхем для построения SMPS - VIPer22A от STMicroelectronics. В этой статье мы подробно разберем схему блока питания на VIPer22A и рассмотрим все этапы ее создания - от выбора компонентов до пайки платы. Узнаете, как самостоятельно спроектировать надежный импульсный источник питания с выходной мощностью до 20 Вт.

1. Особенности микросхемы VIPer22A

VIPer22A - это интегральная микросхема компании STMicroelectronics, предназначенная для построения импульсных источников питания - SMPS (Switching Mode Power Supply). Основные достоинства этой микросхемы:

• Высокая эффективность - до 92%
• Широкий диапазон входных напряжений - от 8 до 40 В
• Встроенный МОП транзистор с рабочим напряжением 800 В
• Защита от перегрева и короткого замыкания
• Низкая стоимость

Благодаря этим преимуществам VIPer22A часто используется для построения компактных AC-DC преобразователей, зарядных устройств, источников питания для бытовой техники и других устройств.

Распиновка VIPer22A

Рассмотрим назначение основных выводов микросхемы:

1. HV - высоковольтный вывод МОП транзистора
2. VDD - вход питания схемы управления
3. GND - общий вывод
4. FB - вход отрицательной обратной связи
5. EN - включение/выключение работы

Подробную распиновку с описанием всех выводов можно найти в datasheet VIPer22A.

Электрические характеристики

По электрическим параметрам VIPer22A подходит для построения источников питания со следующими характеристиками:

• Входное напряжение: от 90 до 265 В AC
• Выходное напряжение: до 200 В DC
• Выходной ток: до 1 A
• Выходная мощность: до 20 Вт
• КПД: до 92%

Более подробные электрические характеристики приведены в datasheet.

Встроенные схемы защиты

VIPer22A имеет встроенные схемы защиты, обеспечивающие надежную работу блока питания:

• Ограничение тока
• Защита от перегрева чипа
• Защита от короткого замыкания
• Ограничение напряжения питания схемы управления

При возникновении аварийной ситуации микросхема отключается, предотвращая выход из строя.

2. Выбор компонентов схемы

Прежде чем приступить к разработке принципиальной схемы блока питания на VIPer22A, необходимо определиться с основными требованиями:

• Входное напряжение - 220 В AC
• Выходное напряжение - 12 В DC
• Максимальный выходной ток - 1 A
• Выходная мощность - 12 Вт

Исходя из этих данных, можно подобрать остальные компоненты схемы.

Входные цепи защиты

На входе необходимо установить следующие элементы защиты:

• Предохранитель 1 A на 250 В для защиты от короткого замыкания
• Варистор 275 В для защиты от импульсных перенапряжений
• Конденсатор типа X2 на 250 В - для подавления помех

Силовые компоненты

В качестве выпрямительного диода лучше всего подойдет мост KBPC5010 - 1000 В, 10 A. Для фильтрации используем конденсатор 220 мкФ 400 В. Выпрямительный диод вторичной обмотки должен быть рассчитан минимум на 1 A. Можно использовать диод 1N5819.

Обратная связь

Для стабилизации выходного напряжения используем оптодиод PC817 в качестве изолированной обратной связи. Делитель напряжения на выходе выполним на резисторах 10 кОм и 4,7 кОм.

Трансформатор

Выбираем трансформатор на сердечнике EI40 с максимальной мощностью 15 ВА. Параметры обмоток:

• Первичная: 220 В, 60 витков
• Вторичная: 12 В, 5 витков
• Вспомогательная: 12 В, 2 витка

Таким образом, подобрав все ключевые компоненты, можем приступать к разработке принципиальной схемы блока питания на VIPer22A.

3. Сборка и тестирование трансформатора

Один из ключевых компонентов в нашей схеме блока питания - трансформатор. Для его изготовления потребуются:

• Сердечник EI40
• Медный провод ПЭВ-2 в эмали 0,5 мм2
• Полиэфирная изоляционная лента

Перед намоткой сердечник необходимо размагнитить. Для этого его следует нагреть в духовке при температуре 150°С в течение 2 часов.

Намотку осуществляем в следующем порядке:

1. Первичная обмотка - 60 витков
2. Вспомогательная обмотка - 2 витка
3. Вторичная обмотка - 5 витков

После намотки необходимо протестировать трансформатор с помощью измерителя RLC. Сопротивление первичной обмотки должно составлять примерно 35 Ом. Индуктивность вторичной обмотки - около 2 мГн.

Также следует проверить межвитковую изоляцию мегомметром на напряжение 500 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 5 МОм.

После этих испытаний трансформатор готов к монтажу в схему блока питания.

4. Сборка схемы на макетной плате

Для удобства монтажа и отладки схему импульсного источника питания соберем на макетной плате. Разработаем принципиальную схему в программе для проектирования печатных плат.

В качестве макетной платы используем плату из стеклотекстолита размером 150 x 100 мм. При монтаже следует придерживаться следующей последовательности:

1. Установить элементы входной цепи: предохранитель, варистор, конденсаторы
2. Установить мостовой выпрямитель и фильтрующие конденсаторы
3. Установить трансформатор, оптопару, стабилитрон
4. Установить выходной выпрямительный диод и фильтрующие конденсаторы
5. Установить микросхему VIPer22A
6. Выполнить соединения проводом с сечением не менее 0,5 мм2

Особое внимание следует уделить изоляции токоведущих частей.

После завершения монтажа можно приступать к первому включению и проверке работы схемы.

5. Проверка и настройка готовой схемы

Перед первым включением рекомендуется выполнить следующие действия:

1. Проверить правильность сборки схемы
2. Убедиться в надежности всех соединений
3. Проверить сопротивление изоляции (должно быть не менее 1 МОм)

Подать входное напряжение рекомендуется через автотрансформатор. Это позволит плавно увеличивать напряжение и контролировать процесс включения.

С помощью вольтметра измерить выходное напряжение на холостом ходу и при максимальной нагрузке. Пульсации напряжения контролируются с помощью осциллографа.

При необходимости регулировки уровня выходного напряжения следует изменить коэффициент трансформации путем перестановки витков вторичной обмотки.

В заключение необходимо проверить срабатывание встроенных защит от перегрузки и короткого замыкания. Для этого к выходу необходимо подключить резистор малого сопротивления.

После всех испытаний блок питания можно считать полностью готовым к эксплуатации.