使用電腦ATX電源建立你自己的5V， 1A可調(diào)SMPS

開關(guān)電源(SMPS)是任何電子設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分。它用于將市電高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，首先將市電交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電，然后切換高壓直流電以產(chǎn)生所需的電壓。我們之前已經(jīng)制作了一些SMPS電路，比如這個(gè)5V 2A SMPS電路和12V 1A TNY268 SMPS電路。我們甚至建立了我們自己的SMPS變壓器，可以在我們的SMPS設(shè)計(jì)中與驅(qū)動(dòng)IC一起使用。

你可能沒有注意到，但大多數(shù)家用產(chǎn)品，如移動(dòng)充電器、筆記本電腦充電器、Wi-Fi路由器，都需要一個(gè)開關(guān)模式電源來運(yùn)行，而且大多數(shù)都是5V電源。因此，考慮到這一點(diǎn)，在本文中，我們將向您展示如何通過從舊的一次性PC ATX電源中回收零件來構(gòu)建5V， 1A SMPS電路。

警告：與交流電源工作需要事先的技能和監(jiān)督。不要在沒有經(jīng)驗(yàn)的情況下打開舊的SMPS或嘗試構(gòu)建新的SMPS。小心帶電電容器和帶電電線。您已被警告，請(qǐng)謹(jǐn)慎行事，并在需要時(shí)接受專家指導(dǎo)。

5V 1A電源的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在繼續(xù)討論之前，讓我們先澄清一些基本的設(shè)計(jì)考慮和保護(hù)特性。

為什么要從計(jì)算機(jī)電源構(gòu)建SMPS電路?

對(duì)我來說，它很便宜，廉價(jià)是一個(gè)非常昂貴的詞，它實(shí)際上是免費(fèi)的。你可能會(huì)問為什么?只要和你當(dāng)?shù)氐碾娔X服務(wù)商店談?wù)?，他們就?huì)免費(fèi)給你——至少我是這樣。另外，問問你的朋友，他們是否有這些壞掉的。

為電路構(gòu)建/采購(gòu)變壓器是任何SMPS設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分，但這種方法通過挽救變壓器完全避免了這一步，如果你像我一樣是一個(gè)電子垃圾，它也有一個(gè)非常好的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。我的ATX電源打撈后所需的部分如下所示。

使用這種設(shè)計(jì)，您可以添加一個(gè)電位器并稍微改變輸出電壓。這可能在某些情況下會(huì)派上用場(chǎng)，關(guān)于電路最有趣的事情是它是由非常通用的部件制成的，所以如果有什么東西爆炸了，找到和更換它們是非常容易的任務(wù)。

SMPS電路在不同條件下的功能不同，如果您正在構(gòu)建該電路，了解實(shí)際的輸入輸出特性可以幫助您在發(fā)現(xiàn)任何問題時(shí)調(diào)試電路。

輸入電壓:

由于標(biāo)準(zhǔn)PC PSU的輸入電壓是220V，所以我們的搶救電路也是在這個(gè)電壓下工作的。但是在我的電流表設(shè)置下，我也會(huì)嘗試用85V的輸入電壓來操作電路。

輸出電壓:

該電路的輸出電壓為5V，額定電流為1A，這意味著該電路可以處理5W的功率。該電路在恒壓模式下工作，因此無論負(fù)載電流如何，輸出電壓都應(yīng)該保持大致相同。

輸出紋波:

這個(gè)電路中的變壓器是由專業(yè)制造商制造的，所以我們可以期待低紋波。由于它是在一個(gè)虛線板上建造的，我們可以期待比平時(shí)更多的漣漪。

保護(hù)功能:

一般來說，SMPS設(shè)計(jì)有許多保護(hù)電路，但我們的電路是由舊的PC PSU制成的，因此我們可以根據(jù)最終應(yīng)用的要求增加或減少保護(hù)功能。

我將使用該電路為我的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目供電。所以我決定用一個(gè)最小的保護(hù)功能，這是一個(gè)易熔電阻在輸入，和一個(gè)過壓保護(hù)電路在輸出部分。

因此，總結(jié)一下，我們的電源的交流電源電壓將是220V交流，輸出電壓將是5V直流，最大輸出電流為1A。我們將嘗試使輸出紋波電壓盡可能低，我們有一個(gè)輸入易熔電阻輸出過壓保護(hù)電路。

5V 1A SMPS電路所需元件

5V 1A SMPS電路圖

下圖顯示了我們將在本教程中構(gòu)建的5V 1A SMPS電源的原理圖。

我在面包板上建立了電路，完成后看起來像這樣。

讓我們通過將電路分解為許多功能塊來理解電路，并讓我們理解每個(gè)功能塊。

易熔電阻：

首先，R1有兩個(gè)用途。首先，它作為一個(gè)易熔電阻。其次，它作為一個(gè)限流電阻。

橋式整流器和濾波器：

接下來，我們有1N4007二極管，D2, D3, D4, D5，其中四個(gè)形成橋式整流器，以及一個(gè)10uF濾波電容器將交流轉(zhuǎn)換為直流。

請(qǐng)注意，我已經(jīng)刪除了PI濾波器，因?yàn)槲也淮蛩闶褂眠@個(gè)電源，而不是給電池充電，如果你打算使用這種方式，EMI濾波器是必須的，你可以隨時(shí)把它從同一個(gè)電源中拉出來。如果您不確定PI過濾器是什么或它是如何工作的，您可以查看鏈接的文章。您還可以查看我們之前討論過的其他減少SMPS電路中EMI的設(shè)計(jì)。

啟動(dòng)電阻：

R3和R4形成啟動(dòng)電阻，當(dāng)施加電源時(shí)，啟動(dòng)電阻負(fù)責(zé)為初級(jí)開關(guān)晶體管的基極供電，我將在文章后面討論更多關(guān)于電阻的內(nèi)容。

集電極限壓鉗：

為了限制主開關(guān)晶體管Q1的集電極電壓，C3、R2和D6形成箝位電路，這是使用緩沖器網(wǎng)絡(luò)來降低關(guān)斷時(shí)的峰值電壓和阻尼振鈴的一個(gè)很好的例子。在大多數(shù)情況下，可以使用一種非常簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)技術(shù)來確定緩沖器組件(Rs和Cs)的合適值。在需要更優(yōu)化的設(shè)計(jì)的情況下，使用稍微復(fù)雜一些的程序。

主、輔開關(guān)晶體管：

電路中晶體管Q1、C5353為主開關(guān)晶體管，T1為輔助開關(guān)晶體管。C4和R5構(gòu)成產(chǎn)生主開關(guān)信號(hào)的主振蕩器。

反饋與控制電路：

PC817光耦合器OK1與參考電壓VR1和二極管4148形成反饋與控制電路，該部分中的其他電阻僅作為分壓器，限流電阻和濾波電容。除此之外，我還根據(jù)要求添加了電位器R11來修剪電壓。

變壓器、輸出整流器和濾波器：

變壓器T1由鐵磁材料制成，不僅可以將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓交流電，還可以提供電流隔離。變壓器T1有4個(gè)繞組，引腳1、2、3為次級(jí)繞組，引腳4、5為輔助繞組，引腳6、7為初級(jí)繞組。

二極管D1和D9是電路的整流二極管。電容C8負(fù)責(zé)濾波12V，電容C6和C7與L2一起形成輸出部分的PI濾波器。

過電壓保護(hù)電路：

一個(gè)額外的過壓保護(hù)電路可以添加，以保護(hù)您的應(yīng)用設(shè)備受到損壞，這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的電路，包括一個(gè)保險(xiǎn)絲和齊納二極管，你可以看到上面，如果一個(gè)過壓條件發(fā)生，齊納二極管將爆炸，從而炸毀快速熔斷器與它。

5V-1A SMPS電路工作

現(xiàn)在，那都清除了，讓我們來了解電路是如何工作的，當(dāng)電源被應(yīng)用到電路中，市電交流被整流二極管和電容器整流和濾波。在那之后，兩個(gè)啟動(dòng)電阻R3， R4限制電流到晶體管的基極，這就是為什么主晶體管稍微通電，現(xiàn)在有一點(diǎn)電流流過變壓器的主繞組，也就是晶體管的引腳6和7。

這一小部分電流激勵(lì)輔助繞組，輔助繞組開始通過220歐姆電阻R5向103pF電容器C4充電。再一次，輔助側(cè)的電壓用1N4148整流二極管連接到光耦合器的集電極，該電壓從光耦合器的發(fā)射極出來，并用分壓器進(jìn)行分割?，F(xiàn)在C5 222PF電容開始充電當(dāng)這個(gè)電容充電到一定水平時(shí)，輔助晶體管T1接通，主晶體管關(guān)斷，電容器C5放電

這個(gè)循環(huán)再次開始重復(fù)，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)開關(guān)信號(hào)。一旦開關(guān)過程開始，電壓從二次變壓器的二次端感應(yīng)到，通過VR1的Tl431基準(zhǔn)電壓進(jìn)行反饋電路，通過調(diào)整基準(zhǔn)電壓，可以設(shè)置輔助晶體管的通斷時(shí)間，從而控制輸出電壓。

構(gòu)建SMPS電路

對(duì)于這個(gè)演示，電路是在原理圖的幫助下在一個(gè)虛線板上構(gòu)造的;請(qǐng)注意，我是在我的工作臺(tái)上測(cè)試電路進(jìn)行演示，所以我沒有包括許多保護(hù)功能，如過壓保護(hù)和短路保護(hù)。如果你用它來給其他東西供電，建議打開那些保護(hù)和濾波電路。

上面的測(cè)試裝置用于測(cè)試電路，使用電位器將電源的輸出電壓調(diào)整到5.1V，并且它是1A電源，因此它可以在峰值狀態(tài)下拉1A電流。

正如你在上圖中看到的，為了測(cè)試負(fù)載，我使用了一些電阻作為負(fù)載，在5V時(shí)從我們的SMPS電路消耗了大約1.157A。完整的測(cè)試視頻可以在本文的底部找到。

5V-1A SMPS電路設(shè)計(jì)改進(jìn)

有相當(dāng)多的事情可以在這個(gè)電路中得到改善，比如一個(gè)EMI濾波器可以在輸入端添加，以改善這個(gè)電路的EMI響應(yīng)。然后可以增加輸出過流和短路保護(hù)，以提高電路的整體性能。此外，輸入過壓和浪涌保護(hù)可以增加，以保護(hù)從輸入浪涌。最后，如果電路在PCB板上構(gòu)造，EMI響應(yīng)可以大大改善。

本文編譯自circuitdigest