Prototype Self-Oscillating Flyback Converter SMPS

โครงงานนี้เป็นวงจรต้นแบบขนาดเล็กสำหรับสวิตชิ่งโหมด แบบฟายแบกคอนเวอร์เตอร์ และสร้างการออสซิลเลตเตอร์ในตัวเองขนาด 6 วัตต์ต่อเนื่อง โดยการนำหลักการมาจากเว็บไซต์ http://danyk.cz/impulz3_en.html [Ref.1] และปรับแต่งวงจรเล็กน้อยเพื่อให้สามารถทำงานได้กับอุปกรณ์ที่พอมี ซึ่งตัวบอร์ดต้นแบบนี้เป็นการทดลองวงจรไว้แต่ยังไม่ได้นำมาเสนอ ซึ่งเดิมก่อนหน้านี้ได้นำเสนอเนื้อหาเกี่ยวกับการทำงานของวงจรนี้ไปบ้างแล้ว [เนื้อหาอธิบายการทำงานของวงจร คลิก] สำหรับเนื้อหาโครงงานนี้จะนำเสนอการทดลอง การวัดสัญญาณและแนวทางของการพัฒนาวงจรนี้สำหรับนำไปประยุกต์ใช้งานกันครับ

สำหรับรูปที่ 1 และรูปที่ 2 จะแสดงลักษณะของบอร์ดต้นแบบวงจรสวิตชิ่งโหมดฟายแบกคอนเวอร์เตอร์ที่ประกอบเสร็จ โดยจะใช้แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีจำหน่ายทั่วไปนำมาเซาะเป็นร่องสำหรับประกอบวงจรทั้งหมดซึ่งจะใช้เวลาในการทำบอร์ดต้นแบบน้อย และรูปแสดงตำแหน่งของการวัดสัญญาณในบอร์ดเพื่อทดสอบและสังเกตการทำงาน

ในรูปที่ 3 ถึงรูปที่ 6 เป็นลักษณะของการเตรียมการทดลองและกำหนดค่าต่างๆ คือ แรงดันอินพุตประมาณ 310V และค่าแรงดันเอาต์พุตที่ประมาณ 15V จากนั้นวัดสัญญาณด้วยออสซิลโลสโคปที่ขาเกต (Vgs) ของเพาเวอร์มอสเฟตและสัญญาณกระแส (Ip) ที่ไหลผ่านหม้อแปลงสวิตชิ่งตำแหน่งขา S เทียบกราวด์

สำหรับรูปที่ 7 ถึงรูปที่ 9 เป็นการทดลองที่ 1 โดยให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 300mA (4.5 วัตต์ต่อเนื่อง) จากนั้นสังเกตการเปลี่ยนแปลงของค่าแรงดันที่เอาต์พุตและสัญญาณที่ตอบสนองการทำงานบนจองออสซิลโลสโคป

ต่อมาในรูปที่ 10 ถึงรูปที่ 13 เป็นการทดลองที่ 3 โดยเพิ่มการจ่ายให้กระแสโหลดที่ 500mA (6 วัตต์ต่อเนื่อง) จากนั้นสังเกตการเปลี่ยนแปลงของค่าแรงดันที่เอาต์พุตและสัญญาณที่ตอบสนองการทำงานบนจองออสซิลโลสโคปเช่นเดิม จะเห็นว่าความถี่สัญญาณสวิตชิ่ง (fs) จะใกล้เคียงเดิม ขนาดสัญญาณกระแสเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ค่าแรงดันเอาต์พุตลดลงเนื่องจากการกำหนดค่ากระแส (Ip) ของเพาเวอร์มอสเฟต

ในรูปที่ 13 เป็นวงจรที่ใช้ในการทดลองที่เรียบง่ายและใช้อุปกรณ์ต่างๆ ที่สามารถหาซ์้อมาใช้งานได้ทั่วไป โดยส่วนใหญ่ของวงจรนี้แอดมินนำอุปกรณ์มาจากที่พอจะมีอยู่แล้วและปรับแต่งวงจรเล็กน้อย เพื่อให้วงจรสามารถใช้งานได้ [วงจรต้นแบบนี้อ้างอิงจาก Ref.1]

ในการทดลองวงจรต้นแบบขนาดเล็กสำหรับสวิตชิ่งโหมด แบบฟายแบกคอนเวอร์เตอร์นี้ สามารถใช้งานทำงานได้เป็นปกติทั้งในเรื่องของการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดันทางด้านอินพุต (Line regulation) ซึ่งทดลองในช่วง 150V-320V และการเปลี่ยนแปลงของโหลด (Load regulation) ทดลองในช่วง 100mA-500mA และความร้อนที่เกิดขึ้นบนตัวเพาเวอร์มอสเฟตไม่สูงมากนัก และแนะนำให้ออกแบบกับการจ่ายกำลังให้กับโหลดที่ไม่สูง แต่เน้นในเรื่องความเรียบง่ายราคาไม่แพง และตัววงจรต้นแบบนี้สามารถปรับการจ่ายกำลังเอาต์พุต์ได้อีกเล็กน้อยครับ.

Reference

1. http://danyk.cz/impulz3_en.html
2. https://www.edn.com/design/power-management/4364011/Designing-offline-ac-dc-switching-power-supplies-brick-by-bric
3. https://www.industrial-electronics.com/switching-power-supply_2-6.html
4. https://www.semanticscholar.org/paper/Analysis-and-design-of-self-oscillating-flyback-Irving-Jovanovic/f4ca5c7414f7a6914640d365a4a3f7069b314f29/figure/0
5. https://www.digikey.co.th/en/articles/safely-test-line-powered-switched-mode-power-supplies
6. https://circuitdigest.com/electronic-circuits/flyback-converter-circuit-diagram
7. https://easyeda.com