Prototype Switch Mode Power Supply Flyback Converter Topology by Using UC3845B

โครงงานนี้เป็นบอร์ดต้นแบบของแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงสวิตชิ่งขนาดเล็ก (Switch Mode Power Supply) ด้วยโครงสร้างแบบฟายแบกคอนเวอร์เตอร์ (Flyback Converter) เพื่อเป็นการเรียนรู้และทำความเข้าใจเพิ่มเติม โดยแอดมินมีไอเดียที่จะนำความรู้จากการทดลองไปใช้พัฒนาวงจรให้มีขนาดที่ใหญ่ขึ้น หรือสามารถจ่ายกำลังทางด้านเอาต์พุตได้มากขึ้น เพื่อนำไปประยุกต์การใช้งานในระบบอื่นๆ ต่อไป ในส่วนของการควบคุมการทำงานของวงจรนี้จะใช้ไอซีเบอร์ UC3845B ซึ่งเป็นไอซีตระกูลยอดนิยม สำหรับการออกแบบแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงสวิตชิ่งโครงงานนี้ครับ

Prototype Switch Mode Power Supply Flyback Converter Topology by Using UC3845B — รูปที่ 1 บอร์ดต้นแบบที่ประกอบขึ้นสำหรับทดลองโครงงาน

รูปที่ 1 แสดงบอร์ดต้นแบบของแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงแบบสวิตชิ่ง ขนาด 7 วัตต์ (ต่อเนื่อง) ที่แรงดันอินพุตในช่วง 200V-320VDC ค่าแรงดันเอาต์พุตที่ 12V-15V (ปรับค่าได้) ซึ่งตัววงจรประกอบขึ้นมาแบบง่ายบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) อเนกประสงค์

Datasheet for Switching Transformer EE-19

ในรูปที่ 2 และรูปที่ 3 เป็นลักษณะของการเตรียมการทดลองด้วยการวัดค่าแรงดันเอาต์พุตด้วยมัลติมิเตอร์ (รูปที่ 2) และการวัดสัญญาณขับที่ขาเกต (VGS) ของตัวเพาเวอร์มอสเฟตที่ตอบสนองการทำงานต่อโหลด (รูปที่ 3) ในส่วนรูปที่ 4 จะแสดงลักษณะของการทดลองโครงงานทั้งหมด

รูปที่ 5 เป็นการวัดสัญญาณที่ขาเกตสำหรับเพาเวอร์มอสเฟต (CH1) และสัญญาณกระแสที่ไหลผ่านหม้อแปลงสวิตชิ่ง (CH2) ทั้งนี้เพื่อสังเกตความสัมพันธ์ของสัญญาณพัลซ์วิดมอดูเลตชั่นและลักษณะของกระแสที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาต่างๆ ที่จะทำงานได้อย่างเหมาะสม สำหรับในรูปที่ 6 เป็นตัวต้านทานโหลดค่าคงที่ขนาด 10 โอห์ม 20 วัตต์ 2 ตัว เพื่อทดลองการทำงานของวงจรนั้นเอง

รูปที่ 7 และรูปที่ 8 แสดงการวัดค่าแรงดันอินพุตสำหรับทดลองที่ 200VDC (หรือที่ 141.44VAC) โดยในการทดลองแอดมินจะแยกส่วนของวงจรเรกติไฟออร์ที่แรงดันสูงออกมาเป็นอีกบล็อกหนึ่ง ในส่วนของแรงดันเอาต์พุตที่ได้จะมีค่า 11.41V ในขณะที่ต่อโหลดค่าความต้านทานที่ 40 โอห์มที่เอาต์พุต

รูปที่ 9 เป็นการทดลองที่ 1 โดยให้วงจรจ่ายกระแสให้กับโหลดที่ 0.53A ที่แรงดันเอาต์พุตประมาณ 11.4V และสังเกตการทำงานของตัววงจรทั้งหมด

รูปที่ 10 และรูปที่ 11 แสดงลักษณะของการทดลองที่ 1 โดยในรูปที่ 10 จะเป็นสัญญาณที่เกิดขึ้นจากการตอบสนองโหลดค่าความต้านทานที่ 40 โอห์ม ซึ่งจะสังเกตเห็นว่าความกว้างของสัญญาณพัลซ์ (CH1) จะเพิ่มขึ้น และลักษณะของสัญญาณกระแสที่ไหลผ่านหม้อแปลงสวิตชิ่งขดลวดปฐมภูมิ (Current of primary : Ip) ยังอยู่ในสภาวะปกติ

รูปที่ 12 และรูปที่ 13 เป็นการทดลองที่ 2 ด้วยการปรับค่าแรงดันอินพุตเพิ่มขึ้นมาที่ 310VDC (หรือที่ 220VAC) ค่าแรงดันเอาต์พุตเพิ่มขึ้นจากเดิมเล็กน้อยคือ 12.17V (รูปที่ 13) ซึ่งในการทดลองยังคงต่อโหลดค่าความต้านทานที่ 40 โอห์มที่เอาต์พุต

รูปที่ 14 จะสังเกตเห็นว่าสัญญาณพัลซ์วิดมอดูเลตชั่น (CH1) จะแคบกว่าการทดลองที่ 1 เนื่องจากค่าแรงดันอินพุตที่ป้อนสูงขึ้น ทั้งนี้เพื่อเป็นการปรับชดเชยให้แรงดันเอาต์พุตคงที่และรูปที่ 15 เป็นค่ากระแสเอาต์พุตที่ไหลผ่านโหลดยังคงใกล้เคียงเดิมที่ 0.58A

สำหรับโครงงานแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงสวิตชิ่งที่ใช้โครงสร้างวงจรแบบฟายแบกคอนเวอร์เตอร์นี้ เป็นโครงงานเล็กๆ ที่แอดมินได้ใช้หม้อแปลงสวิตชิ่งที่มีจำหน่ายสำเร็จมาใช้งานในวงจร จึงทำให้การจ่ายกำลังทางด้านเอาต์พุตไม่สูงมากนัก และในการทดลองทั้ง 2 ครั้ง เป็นการทดลองเกี่ยวกับการวัดค่า Line regulation ในเบื้องต้น ซึ่งเป็นคุณสมบัติเด่นของไอซีควบคุม UC3485B กับการทำงานในโหมดกระแส (Current Mode) ทั้งนี้ตามที่กล่าวในข้างต้นแอดมินจะนำความรู้จากการทดลองครั้งนี้ไป พัฒนาวงจรที่สามารถจ่ายกำลังทางด้านเอาต์พุตให้สูงขึ้นต่อไปครับ.

Reference

Post Views: 1,794

Published by nattapon