Как создать компактный и мощный импульсный блок питания размером со спичечный коробок. Каковы основные характеристики и преимущества такого источника питания. Как собрать и настроить устройство на основе микросхемы TNY255P.
Особенности и преимущества компактного импульсного источника питания
Разработка миниатюрных импульсных источников питания (ИИП) представляет большой интерес для радиолюбителей и инженеров. Компактные размеры в сочетании с высокой эффективностью делают такие устройства востребованными во многих областях применения. Рассмотрим основные особенности предлагаемого усовершенствованного ИИП:
- Выходная мощность до 10 Вт — в 15 раз больше, чем у аналогичных устройств
- КПД до 88% — в 2,5 раза выше предшественников
- Габариты сопоставимы со спичечным коробком
- Использование специализированной микросхемы TNY255P
- Наличие защиты от перегрузки, КЗ и перегрева
- Стабилизация выходного напряжения
Благодаря применению современной элементной базы удалось значительно повысить удельную мощность и эффективность устройства при сохранении компактных размеров. Это открывает новые возможности для создания миниатюрных источников питания.
Технические характеристики импульсного блока питания
Рассмотрим основные параметры разработанного ИИП:
- Входное напряжение: 220В ± 20%
- Частота питающей сети: 40-400 Гц
- Выходное напряжение: 9В
- Максимальная выходная мощность: 10 Вт
- КПД: до 88%
- Частота преобразования: 115-140 кГц
- Потребляемая мощность без нагрузки: не более 0,31 Вт
- Удельная мощность: 300 Вт/дм³
- Масса (без корпуса): не более 28 г
Как видно, устройство обладает высокими энергетическими показателями при компактных размерах. Широкий диапазон входных напряжений и частот позволяет использовать его в различных условиях.
Принцип работы и схемотехника источника питания
Рассмотрим основные функциональные узлы схемы ИИП:
- Входной выпрямитель и фильтр на элементах VD1, C1, C2, RK1
- Обратноходовый преобразователь на микросхеме DA1 (TNY255P)
- Импульсный трансформатор T1
- Выходной выпрямитель на диоде Шоттки VD3
- LC-фильтр C6, C7, L1, C8
- Цепь обратной связи на оптопаре U1
- Индикатор включения на светодиоде HL1
Ключевым элементом схемы является специализированная микросхема TNY255P, которая объединяет в себе силовой ключ, ШИМ-контроллер и схемы защиты. Это позволило значительно упростить схему и повысить надежность устройства.
Особенности изготовления трансформатора и дросселя
Важными элементами ИИП являются импульсный трансформатор T1 и выходной дроссель L1. Их правильное изготовление во многом определяет характеристики устройства.
Трансформатор T1:
- Магнитопровод: броневой Б18 из феррита 2000НМ
- Первичная обмотка: 182 витка провода 0,11 мм
- Вторичная обмотка: 20 витков провода 0,6 мм
- Зазор между чашками: 0,16-0,23 мм
Дроссель L1:
- Магнитопровод: К10х6х2 из феррита 2000НМ
- Обмотка: 16 витков провода 0,6 мм (до 300 мА) или 3-4 витка 0,8 мм (до 1,1 А)
Между обмотками трансформатора рекомендуется проложить изоляцию из лавсановой или лакотканевой ленты и пропитать парафином для снижения акустического шума. Острые края магнитопроводов следует притупить.
Изготовление печатной платы и монтаж компонентов
Для изготовления печатной платы используется односторонний фольгированный стеклотекстолит толщиной 1-1,5 мм. Чертеж платы приведен на рис. 2. При монтаже компонентов следует учесть следующие особенности:
- Микросхему DA1 устанавливают в панельку
- Чашки магнитопровода T1 крепятся к плате винтами через латунную втулку
- Резисторы и диоды монтируются перпендикулярно плате
- Предохранитель FU1 выполнен печатным проводником
После проверки работоспособности плату помещают в корпус из изоляционного материала. Внешний вид собранной платы показан на рис. 3.
Настройка и проверка работоспособности источника питания
Настройка ИИП заключается в установке требуемого выходного напряжения с помощью подстроечного резистора R3. Для этого необходимо выполнить следующие шаги:
- Подключить к выходу нагрузку, соответствующую максимальной мощности
- Подать входное напряжение через ЛАТР, плавно увеличивая его до номинального
- Установить выходное напряжение 9В с помощью R3
- Проверить стабильность выходного напряжения при изменении нагрузки и входного напряжения
После настройки рекомендуется проверить температурный режим компонентов, особенно микросхемы DA1 и трансформатора T1. При необходимости следует обеспечить дополнительное охлаждение.
Возможные применения компактного импульсного источника питания
Благодаря высокой удельной мощности и малым габаритам, разработанный ИИП может найти применение во многих областях:
- Портативная электроника и зарядные устройства
- Светодиодные драйверы
- Встраиваемые источники питания для различной аппаратуры
- Лабораторные блоки питания
- Источники питания для IoT-устройств
Возможность работы в широком диапазоне входных напряжений позволяет использовать устройство в сетях с нестабильным напряжением. Высокий КПД обеспечивает минимальное тепловыделение, что важно при встраивании в компактные корпуса.
Сравнение с аналогичными решениями и перспективы развития
Разработанный ИИП значительно превосходит аналогичные устройства по ряду параметров:
- Выходная мощность в 15 раз выше при тех же габаритах
- КПД увеличен в 2,5 раза
- Улучшена защита от перегрузок и КЗ
- Расширен диапазон входных напряжений
Дальнейшее развитие подобных устройств возможно по следующим направлениям:
- Применение GaN-транзисторов для повышения КПД и частоты преобразования
- Использование цифровых контроллеров для улучшения характеристик
- Внедрение беспроводных интерфейсов для мониторинга и управления
- Разработка многоканальных версий
Постоянное совершенствование элементной базы открывает новые возможности для создания еще более эффективных и компактных источников питания.
Усовершенствованный ИИП в спичечной коробке
В статье описан простой стабилизированный импульсный источник питания (ИИП), который можно разместить в корпусе размерами со спичечный коробок. Устройство отличается повышенной удельной мощностью, хорошей повторяемостью и не боится перегрузок по току.
Описания миниатюрных ИИП неоднократно были опубликованы на просторах сети интернет. Как правило, это — устройства с небольшой выходной мощностью. К примеру, предшественник «ИИП в спичечной коробке» отдавал в нагрузку мощность до 0,63 Вт, являясь при этом одним из самых мощных источников среди тех, что помещались в спичечный коробок или в габариты батареи «Крона». Кроме того, эти источники обладали малым КПД, обычно не превышающим 35 %.
Предлагаемый обратноходовый ИИП также можно поместить в спичечный коробок, но его выходная мощность в 15 раз, а КПД в 2,5 раза больше, чем у первого варианта. Достичь столь высоких энергетических показателей удалось благодаря применению специализированной микросхемы TNY255P семейства TinySwitch фирмы Power integrations.
ИИП стабилизирует выходное напряжение, обладает защитой от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке путем пропуска импульсов, а используемая микросхема содержит узлы защиты от перегрева. Более подробную информацию о параметрах и характеристиках этой микросхемы TNY255P можно почитать в даташите.
Основные технические характеристики:
Напряжение питающей сети переменного тока, В ………………………..220±20%
Частота питающего напряжения, Гц ……………………………………………..40…400
Потребляемая мощность при отсутствии нагрузки, Вт, не более …0,31
Частота преобразования, кГц………………………………………………………..115…140
Номинальное выходное напряжение, В…………………………………………9
Максимальная выходная мощность, Вт………………………………………..10
Максимальный КПД, %…………………………………………………………………..88
Удельная мощность, Вт/дм3.
…………………………………………………………300
Масса (без корпуса), г, не более …………………………………………………..28
Схема ИИП показана на рис. 1. Предохранитель FU1 защищает элементы от аварийных ситуаций. Терморезистор RK1 ограничивает импульс зарядного тока конденсатора С2 до безопасного для диодного моста VD1 значения, а совместно с конденсатором С1 образует RC-фильтр, служащий для уменьшения импульсных помех, проникающих из ИИП в сеть. Диодный мост VD1 выпрямляет сетевое напряжение, конденсатор С2 — сглаживающий. Выбросы напряжения первичной обмотки трансформатора Т1 уменьшает демпфирующая цепь R1C5VD2. Конденсатор С4 является фильтром питания, от которого запитаны внутренние элементы микросхемы DA1, его номинальная емкость может быть в пределах 0,1…4,7мкФ.
Выходной выпрямитель собран на диоде Шотки VD3, пульсации выходного напряжения сглаживает LC-фильтр C6C7L1C8. Элементы R2, R3, VD4 и U1 обеспечивают совместно с микросхемой DA1 стабилизацию выходного напряжения при изменении тока нагрузки и сетевого напряжения.
Цепь индикации включения выполнена на светодиоде HL1 и токоограничивающем резисторе R4.
Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, Р1-4, подстроечный — 3329Н-1 фирмы Bourns или отечественный аналог СПЗ-19а, оксидные конденсаторы — импортные, С1, СЗ и С5 — керамические высоковольтные CD2200Z5V, DEBB33D222KA2B, С4, С7, С8 — К10-506. Терморезистор серии NTC (с отрицательным ТКС) — SCK-103. Микросхема TNY255P заменима на TNY255G, TNY256P или TNY256G, диод HER208 — на HER106, HER107, HER206, HER207, 1N4937, FR306 или BY399, диод 1N5822 — на SR360, 31DQ04, 31DQ06, 90SQ045. Стабилитрон КС170А можно заменить на стабилитроны КС162А, КС175А, а оптопару РС817 — на LTV817, РС816, LTV816. Светодиод — любой миниатюрный, желательно синего или зеленого цвета свечения. Предохранитель FU1 — конструктивный, он образован на плате печатным проводником, его можно заменить отрезком медного обмоточного провода, например ПЭВ-2, диаметром 0,03 мм.
Для изготовления трансформатора применен броневой магнитопровод Б18 (без подстроечника) из феррита 2000НМ.
Первичная обмотка содержит 182 витка провода диаметром 0,11 мм, а вторичная состоит из 20 витков провода диаметром 0,6 мм. Между обмотками следует проложить два слоя лавсановой или лакотканевой ленты, пропитать их парафином, чтобы уменьшить акустический шум. Между чашками магнитопровода необходимо сделать зазор 0,16…0,23 мм, для чего можно использовать прокладку из фторопласта, стеклоткани или, в крайнем случае, картона. Дроссель намотан на магнитопроводе типоразмера К10x6x2 из феррита 2000НМ и содержит 16 витков провода диаметром 0,6 мм при выходном токе до 200…300 мА и 3…4 витка провода диаметром 0,8 мм при токе до 1,1 А. Острые края магнитопровода необходимо предварительно притупить наждачной бумагой и обмотать слоем лакотканевой ленты. Для намотки трансформатора и дросселя следует применять провод марок ПЭВ-2, ПЭТВМ, ПЭТВ-1, ПЭТВ-2, ПЭТ-200-1.
Чертеж печатной платы показан на рис. 2, она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1…1,5 мм.
Микросхему устанавливают в панель, чашки магнитопровода сжимают между собой и крепят к плате двумя латунными винтами, закрученными с противоположных сторон в латунную втулку. Все резисторы и диоды монтируют перпендикулярно к плате. Внешний вид собранной платы показан на рис. 3. После проверки и налаживания ее помещают в корпус из изоляционного материала.
Налаживание ИИП сводится к точной установке выходного напряжения подстроечным резистором R3.
Радио №3, 2009г.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Микросхема | TNY255P | 1 | TNY255G, TNY256P или TNY256G | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| Диодный мост | DB107 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD2 | Выпрямительный диод | HER208 | 1 | HER106, HER107, HER206, HER207, 1N4937, FR306 или BY399 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VD3 | Диод Шоттки | 1N5822 | 1 | SR360, 31DQ04, 31DQ06, 90SQ045 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| VD4 | Стабилитрон | КС170А | 1 | КС162А, КС175А | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| U1 | Оптопара | PC817 | 1 | LTV817, РС816, LTV816 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| С1, С3, С5 | Конденсатор | 2200 пФ 2 кВ | 3 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С2 | Электролитический конденсатор | 4. 7 мкФ 400 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С4 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С6 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 63 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С7, С8 | Конденсатор | 0.47 мкФ | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R1 | Резистор | 110 кОм | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R2 | Резистор | 10 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R3 | Подстроечный резистор | 470 Ом | 1 | СПЗ-19а | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R4 | Резистор | 3. | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| RK1 | Терморезистор | 10 Ом | 1 | SCK-103 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| FU1 | Предохранитель | 0.2 А | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| HL1 | Светодиод | ARL2-3214UBC | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| T1 | Трансформатор | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| L1 | Катушка индуктивности | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Добавить все | ||||||
3 кОмСкачать список элементов (PDF)
Теги:
- ИИП
|
| |||||||||||
Как правило, это — устройства с небольшой выходной мощностью. Один из таких ИИП [1] отдавал в нагрузку мощность до 0,63 Вт, являясь при этом одним из самых мощных источников среди тех, что помещались в спичечный коробок или в габариты батареи «Крона» [2]. Кроме того, эти источники обладали малым КПД, обычно не превышающим 35 %. Предлагаемый обратнохо-довый ИИП также можно поместить в спичечный коробок, но его выходная мощность в 15 раз, а КПД в 2,5 раза больше, чем у аналога [1]. Достичь столь высоких энергетических показателей удалось благодаря применению специализированной микросхемы TNY255P семейства TinySwitch фирмы Power integrations [3, с. 479, 480]. ИИП стабилизирует выходное напряжение, обладает защитой от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке путем пропуска импульсов, а используемая микросхема содержит узлы защиты от перегрева. Более подробную информацию о параметрах и характеристиках этой микросхемы TNY255P можно получить на сайте [4].
В _________________ 220±20%
Выбросы напряжения первичной обмотки трансформатора Т1 уменьшает демпфирующая цепь R1C5VD2. Конденсатор С4 является фильтром питания, от которого запитаны внутренние элементы микросхемы DA1. его номинальная емкость может быть в пределах 0,1.-4,7 мкФ.
HER206. HER207. 1N4937, FR306 или BY399, диод 1N5822 — на SR360. 31DG04, 31DG06. 90SG045. Стабилитрон КС 170А можно заменить на стабилитроны КС162А, КС175А, а оптопару РС817 — на LTV817, РС816, LTV816. Светодиод — любой миниатюрный, желательно синего или зеленого цвета свечения. Предохранитель FU1 — конструктивный, он образован на плате печатным проводником, его можно заменить отрезком медного обмоточного провода, например ПЭВ-2, диаметром 0,03 мм.
300 мА и 3.4 витка провода диаметром 0,8 мм при токе до 1,1 А Острые края магиитопровода необходимо предварительно притупить наждачной бумагой и обмотать слоем лакотканееой ленты. Для намотки трансформатора и дросселя следует применять провод марок ПЭВ-2, ПЭТВМ. ПЭТВ-1. ПЭТВ-2. ПЭТ-200-1.
2005. № 6. с. 26.27.Findchips: сравнение TNY266P и TNY255P
ТНИ266П против ТНИ255П сравнение функцийTNY266P Интеграция с питаниемКупить сейчас Лист данных | 255 турецких лир Интеграция с питаниемКупить сейчас Лист данных | |
| Pbбесплатный код | Нет | Нет |
| Код RoHS | Нет | Нет |
| Код жизненного цикла детали | Устаревший | Устаревший |
| Изготовитель | ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЦИИ ИНК. | ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЦИИ ИНК. |
| Код комплекта деталей | ОКУНАТЬ | ОКУНАТЬ |
| Описание упаковки | ОКУНАТЬ, | 0,300 ДЮЙМА, ПЛАСТИК, DIP-8 |
| Количество контактов | 8 | 8 |
| Достичь кода соответствия | неизвестный | неизвестный |
| Код ЕСКН | EAR99 | EAR99 |
| Код HTS | 8542. 39.00.01 | 8542.39.00.01 |
| Дополнительная функция | ТРЕБУЕТСЯ ПИТАНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ ОТ 85 ДО 265 В | |
| Аналоговая ИС — другой тип | ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ РЕГУЛЯТОР | ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ РЕГУЛЯТОР |
| Режим управления | ТЕКУЩИЙ РЕЖИМ | |
| Техника управления | ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ | |
| JESD-30 Код | Р-ПДИП-Т7 | Р-ПДИП-Т8 |
| JESD-609 Код | e0 | e0 |
| Длина | 9,575 мм | 9,59 мм |
| Количество функций | 1 | 1 |
| Количество клемм | 7 | 8 |
| Максимальная рабочая температура | 125°С | 125°С |
| Минимальная рабочая температура | -40°С | -40°С |
| Максимальный выходной ток | 0,56 А | 0,53 А |
| Материал корпуса упаковки | ПЛАСТИК/ЭПОКСИД | ПЛАСТИК/ЭПОКСИД |
| Код упаковки | ОКУНАТЬ | ОКУНАТЬ |
| Форма упаковки | ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ | ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ |
| Тип упаковки | В СООТВЕТСТВИИ | В СООТВЕТСТВИИ |
| Квалификационный статус | Неквалифицированный | Неквалифицированный |
| Максимальный рост сидя | 3,73 мм | 4,45 мм |
| Поверхностный монтаж | НЕТ | НЕТ |
| Конфигурация коммутатора | ОДИНОКИЙ | ОДИНОКИЙ |
| Максимальная частота переключения | 140 кГц | 140 кГц |
| Температурный класс | АВТОМОБИЛЬНАЯ | АВТОМОБИЛЬНАЯ |
| Финишная отделка | ОЛОВЯННЫЙ СВИНЦ | ОЛОВЯННЫЙ СВИНЦ |
| Терминальная форма | СКВОЗНОЕ ОТВЕРСТИЕ | СКВОЗНОЕ ОТВЕРСТИЕ |
| Шаг клемм | 2,54 мм | 2,54 мм |
| Положение терминала | ДВОЙНОЙ | ДВОЙНОЙ |
| Ширина | 7,62 мм | 7,62 мм |
| Базовый номер соответствует | 1 | 1 |
| Код эквивалентности упаковки | ДИП8,. 3 | |
| Максимальный ток питания (Isup) | 0,48 мА | |
Сравнить TNY266P с альтернативами
- TNY266P против TNY266PN
- TNY266P против FSQ0365RL
- TNY266P против TDA16832
- TNY266P против TEA1622P/N1112
- TNY266P против FSQ0365RN
- TNY266P против TNY263PG
- TNY266P против TNY255PN
- TNY266P против VIPER50BSP
- TNY266P против TNY264PG
Сравнить TNY255P с альтернативами
- TNY255P против TNY255PN
- TNY255P против FSQ0365RL
- TNY255P против TDA16832
- TNY255P против TEA1622P/N1112
- TNY255P против FSQ0365RN
- TNY255P против TNY263PG
- TNY255P против VIPER50BSP
- TNY255P против TNY264PG
- TNY255P против ICE3A0565
TNY255P PDF, TNY255P HOJA DE DATOS -Power Integration Семейство TinySwitch использует революционную конструкцию, обеспечивающую самое дешевое и высокоэффективное решение для автономного коммутатора в диапазоне от 0 до 10 Вт.
Эти устройства включают в себя силовой полевой МОП-транзистор на 700 В, генератор, высоковольтный импульсный источник тока, схему ограничения тока и отключение при перегреве. Они запускаются и работают от питания, полученного от напряжения СТОКА, что устраняет необходимость в обмотке смещения трансформатора и связанных с ней схемах. И все же они потребляют всего около 80 мВт без нагрузки при входном напряжении 265 В переменного тока. Простая схема управления ВКЛ/ВЫКЛ также устраняет необходимость компенсации контура. Особенности продукта
Самое дешевое маломощное коммутаторное решение
• Более низкая стоимость по сравнению с RCC, дискретным ШИМ и другими интегрированными/гибридными решениями
• Экономичная замена громоздким линейным адаптерам
• Минимальное количество компонентов
• Простое управление ВКЛ/ВЫКЛ – нет устройства компенсации контура
• Без обмотки смещения — более простой и недорогой трансформатор
• Позволяет использовать простой RC-фильтр электромагнитных помех до 2 Вт от универсального входа
или 4 Вт от входа 115 В переменного тока
Чрезвычайно энергоэффективный
• Потребляет всего 30/60 мВт при 115/230 В переменного тока без нагрузки
• Соответствует стандартам Blue Angel, Energy Star, Energy 2000 и 200 мВт.
0,12 долл. США/кВтч)
по сравнению с громоздкими линейными адаптерами
• Идеально подходит для зарядных устройств сотовых телефонов, резервных источников питания для
ПК, телевизоров и видеомагнитофонов, счетчиков коммунальных услуг и беспроводных телефонов.
Высокая производительность по низкой цене
• Питание от высокого напряжения – идеально подходит для зарядных устройств
• Очень широкая полоса пропускания контура обеспечивает отличную реакцию на переходные процессы
и быстрое включение практически без перерегулирования
• Работа с ограничением тока устраняет пульсации частоты сети
• Выход без помех при удалении входа
• Встроенное ограничение тока и тепловая защита
• 44 Работа в кГц (TNY253/4) с демпфирующим зажимом
снижает электромагнитные помехи и видеошумы в телевизорах и видеомагнитофонах
• Работает с обратной связью через оптопару или обмотку смещения
Ссылки на страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Número de Pieza
Componentes descripción
Fabricante
TNY284
Energy-Effcient, переключатель Off-Line с компенсированной линией.
