SMPS를 함께 제작해 봅시다. --고야

조회 수: 4165, 2015-02-15 02:28:44(2015-01-31)

이런 회로가 있었군요 아주 간단한 회로여서 한번 찔러볼 만 함니다.

Simplest switched power supply ever with TNY263 - TNY268

I tried to build as simple as possible switching power supply. 

It uses an integrated circuit TNY267P of a series of circuits TinySwitch-II: TNY263, TNY264, TNY265, TNY266, TNY267 a TNY268. 

This component integrates both the control circuit and the switching element (MOSFET), current and thermal fuse and self-power system. This is everything needed for a small flyback supply. It doesn't even need an auxiliary winding. All this is fitted into DIP8 package (same as the 555)!  Its maximum voltage is 700V, the working frequency is 132kHz. Schematic diagram you can see below. 

Due to the low power, I used halfwave rectifier. Voltage peaks are limited using transil (zener diodes) 180V. 

This can be replaced with the usual parallel combination of resistance and capacitor. 

Feedback is provided with optocouplers, the threshold is chosen simply using zener diode (ZD). ZD determines the output voltage. 

It is about 1V greater than the nominal voltage of ZD, because the voltage drop of the LED optocoupler is involved. For 19V output voltage ZD 18V is applied. Of course i don't force you to build build 19V supply - output voltage can be adjusted by changing two things:

 - Secondary winding is about 1.4 z / V. 

 - ZD is about 1V less than the required voltage. 

For low voltage (about 5V or less) replace fast diode on output with Schottky diode. Maximum power of this supply in an enclosed adapter and 230V power is 13W. Transformer is a small ferrite EE. Central column has a cross-section of 4.5 x 4.5 mm, air gap 0.4 mm. Primary has 140 turns of wire diameter 0.15 mm. Secondary has (for 19V output) 27 turns of wire 0.4 mm. 

Due to the low power the secondary is not divided to two parts. First, I wound the entire primary. 

The layers are interlaced primary. Between primary and secondary i used shielding - copper tape and connected it to the cold end of primary (of course it must not create a short turn!). Then I wound strong isolation - 12 layers of duct tape. Then I wound secondary. 

In case of problems with interference add a noise suppression circuit and / or use a capacitor approximately 1n / Y1 between primary and secondary side.

Detailed parameters can be found in the datasheet of TNY263 - TNY268. The higher part the number, the higher the potential power. 

Note also the newer series of TinySwitch-III: TNY274 - TNY280. In this series you can find IC's allowing even more power. They can also fit into schematic below, only the pinout is different.

Warning! Switching supply is not for beginners, because most of its circuits are connected to fatal mains voltage. 

When bad design, the mains voltage can reach the output! Capacitors can remain charged to dangerous voltage even after disconnected from mains. 

Everything you do at your own risk, for any injury to health or property I do not take responsibility.

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Between primary and secondary i used shielding - copper tape and connected it to the cold end of primary (of course it must not create a short turn!).

영문이라서 뜻을 모르지만, 제가 트랜스집에서 1, 2차 간 절연할 적에 동판 쉴드 작업하는 모습을 본 적이 있음니다.  동판을 한바퀴 감기는 감는데 감아지는  끝부분이;  먼저 감아져 있는 동판의 시작부분과  닿지 않도록 하더군요. 닿게되면 < 1 turn 이 되기 때문에  1 turn 이 만들어지지 않도록 !!! >  겹쳐지는 2 mm 부분을 서로 닿지 않도록 절연해줌으로서 1 turn 이 성사되지 않도록 하는 것을 보았는데 그것을 의미하는 듯 함니다.

다음 그림은 19 volts / 300 mA 출력된다는 회로임니다. 2차측 턴 수와 ZD 의 수치가 다름니다.

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고야

핸펀 충전기를 자세히 살펴보니까 3 단계로 되어있었음니다. 육안으로 구분이 감니다.

1 단계 : 220 Volts 를 정류하는 부분

2 단계 : 정류된 전류(직류)를 껐다켰다를 반복해줌으로서 교류화 해주는 부분. 

그래서 주파수가 100 여 Khz 가 되도록 만들어줌.

3 단계 : 100 여 Khz 의 교류를 고속 정류다이오드로 정류하는 부분.

3 단계에는, 부하가  연결될 적에 발생하는 전압강하와, 동작 중에 전압변동을 감시해서 전단계(제2단계 쪽)로 알려주는 부분이 포함되어 있담니다. (보아도 모르겠음)

2 단계에는, 부하 쪽의 전압 변동시에 이것을 보정해주는 회로가 있다는 군요. (보아도 모르겠음)

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고야

조립이 끝나서 전원을 넣어보았음니다. 
80 volts 에서 시작해서 전압이 차차 오르기 시작했음니다. 10 여분 후에 
118 volts 에서 안정이 되는가 싶었는데, 안정되지를 않고, 아래위로 2 ~3 volts 정도가 천천히 오르락 내리락 함니다.

그래서 인지 러시아 인 설계자는 정류기 다음에 ZD 사용했군요.

강과하늘 님 말이 <저전압에서는 괜챦았는데, 고전압에서 전압 안정이 안되더라>는 말을 뒷밭침한 실험이 된 셈임니다.

제가 실험 끝에 만들고자하는 최종  물건은  202 V/ 40 V 임니다. 그런데 202, 40 짜리 ZD 를  구할 수가  없었음니다.

어쩔 수 없이 피드백 회로가 없는 이 러시안 회로를 채택한 것임니다.  

TNY280 회로: 러시아 사람이 발표한 회로인데, 좀 특별한 부분이 있었음니다.
고주파 부분과 정류부분의 아쓰가 Y1 safety 라고하는 캐패시터를 통해서 연결되는 것이었음니다. 저는 이 부품이 없어서 공통 아쓰를 했음니다. 부하로  470 Kohm 저항을 사용했음니다.

이 회로는 실험용임니다.  실전에 사용하려면,  TNY280 칩 의 최대출력 값 30 W 낼 수 있도록 트랜스를 큰 것을 사용해야할 것 같슴니다.  또한  이와같은 플라이백 방식에는 트랜스 자화를 방지하려고 트랜스에 갭을 내야 한다는 글을 읽은적이 있음니다.

여기에 사용한 토로이달 코아는 1차 turns 수 29,  2차 는 8 turns 임니다. 외경 17 mm, 내경 14 mm 두께가 6 mm 이며,

Ac 가 0.6 Cm^2 임니다.

공식을 모르니까 tab 을 내서 커탠트라이 할 생각이었는데, 급한 마음에 토로이달 인닥터에 절연 테프를 4 겹 두르고 그 위에 0.55 파이 선을 감았음니다. 우선 동작이 되는지가 궁굼해서 전원을 넣었보았던 것임니다.

그림에보이는 것처럼  220/210 트랜스를 통해서 전원을 공급했으며, 따라서  입력전압이 DC 310 이 아니고, DC 280 임니다.

한번은, 딱 소리가  나기는 났는데 외관상 으로는 이상이 없었으나 1N4007 과 TNY280 모두 교체했음니다. 

또한번은  전원 넣을 적에  탁 하고 뭔가 터지는 소리가 나서 얼른 스위치 끄고 보니까 TNY280 등때기가 떨어져 나가서 속에있는 동판 인지, 신쭈색깔 나는 금속이 보이더군요. 

그래서 SMPS 해체해서 얻은 <220 전원 입력부분>을  떼어내서 사용했으며,  벽에 있는 콘센트 에 직접 연결하지 않고  트랜스 거쳐서 연결했음니다.  

전원 넣을 적에 <작업시에 눈을 보호할 수 있는 고글>을 사용했음니다.

조립이 끝나서 처음 전원 넣을 적에는 언제나 긴장됨니다. 

 

 

 

가조립한 상태여서 엉성하기는 하지만, 일단 동작한다는 것을 확인했으므로, 보강을 좀 해야겠다는 생각이 났음니다.
당초에 SMPS 만드는목적이 B 전압으로 202 volts 하고, heater 용으로 40 volts 이렇게 두개의 전압을  출력하는 것이였음니다만,  TNY 280 칩의 출력이 30 W 이기 때문에 202 volts 나 40 volts 중에서 한가지만 선택할 수 밖에 없게되었음니다.

30 (W) / 202 = 0.14851 (A) : 제가 만들었던 10KR8_PP 소비전류가 무신호 시에 137 mA 였음니다. 계산대로 만들어진다고 해도 별로 여유가 없어보이는군요. (KDK 박사님은 3 배 여유를 두라고 말씀 하셨음)

30 (W) / 40 = 0.75 (A) : 이쪽은 합격점 임니다. LQ8/DR8 관이 450 mA 정전류관 이죠.

그래서 TNY 280 DC 출력을 45 volts 나오도록 turns 수를 풀어야겠음니다.
혹시 고주파 잡음 뭐 이딴 거라도 귀에 들리면 C R 필터를 달아볼 요량으로 5 volts 여유를 두었음니다.

그런데, 부하를 연결하면 전압강하가 있을 것이므로 계산을 한 가지 더.

R = E / I   공식에서  R = 45 / 0.45 = 100 (ohm)
W = I^2 x R  공식에서  0.45 x 0.45 x 100 = 20.25 (W) 더미저항으로 100 ohm 30 W 짜리를 준비해야겠음니다.