طرح مساله:
با هماهنگی با جناب دایی عزیز قرار شد به عنوان اولین پروژه، یک منبع 5 ولت 1 آمپر طراحی و ساخته شود.
بنابراین مساله این است:!
ولتاژ ورودی: برق شهری ایران (220 ولت 50 هرتز)
ولتاژ خروجی: 5 ولت 1 آمپر -> پس توان خروجی می شود: 5 وات
در اولین قدم از طراحی باید بدانیم که از کدام آی سی یا خانواده آی سی می توانیم استفاده کنیم. بدین منظور به منوی فایل رفته و این مقادیر را انتخاب می کنیم (مقادیر انتخاب شده به صورت بولد نشان داده شده اند.):
File >> Product Selector Guide >>
Input Specification: Universal (85 - 265 VAC)
تعیین مشخصات ولتاژ ورودی:
Universal (85 - 265 VAC)
یونیورسال(جهانی) - این گزینه شامل بازه ای وسیع شامل ولتاژ مصرفی تمامی کشورهای جهان (تمامی سه گزینه پایین) می شود.
نکته: هزینه ای که بابت انتخاب این گزینه می پردازید این است که توان خروجی مدار کمتر می شود. به عنوان نمونه به جدول زیر که از دیتاشیت آی سی های خانواده TinySwitch-III استخراج شده دقت کنید:
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
البته همان طور که می بینید این تفاوت در توانهای بالاتر، چشمگیرتر است.
Single 100V (85 - 115 VAC) - (100 VAC ± 15%)
اکثر کشورهای قاره کهن آسیا از این ولتاژ استفاده می کنند.(به جز ایران و ...!)
Single 115V (98 - 132 VAC) - (115 VAC ± 15%)
ولتاژ برق مصرفی در ایالات متحده امریکا.
Single 230V (195 - 265 VAC) - (230 VAC ± 15%)
ولتاژ استفاده شده در بیشتر کشورهای اروپایی.
User defined AC Input Voltage Range
با انتخاب این گزینه کاربر می تواند حداقل و حداکثر ولتاژ ورودی و نیز فرکانس آن را به دلخواه خود تعیین کند.
ما فعلا همان گزینه یونیورسال را انتخاب می کنیم.
Next >>
Output Characteristic: Constant Voltage (CV) Power Supply
در این قسمت شما کاربرد مدار خود و پارامترهای مربوط به هر یک را تعیین می کنید:
Constant Voltage (CV) Power Supply
منبع تغذیه با ولتاژ ثابت - خود این گزینه 2 انتخاب دیگر دارد: Loose CV که برای رگولاسیون خروجی از دیود زنر استفاده می کند، و گزینه دیگر: Tight CV که ولتاژ دقیق تری به ما می دهد. ما همان Loose را انتخاب می کنیم.
LED Driver
منبع تغذیه LED
Charger (CV/CC) (Constant Voltage/Constant Current) Power Supply
شارژر با ولتاژ و جریان ثابت
Non-Isolated (Output) (Buck-Boost)
منبع تغذیه با خروجی ایزوله نشده
High Peak Loads
Next >>
output Specifications >> Add: 5V,1A
تعیین مشخصات ولتاژ و جریان خروجی
در این قسمت شما ولتاژ و جریان (های) خروجی (های) مدار خود را تعیین می کنید. مدار شما می تواند دارای یک یا چند خروجی با ولتاژ و جریان های مختلف باشد.
مدار مثال ما دارای یک خروجی با ولتاژ 5 ولت و جریان 1 آمپر است.
>> PI Device Recommendation:
حالا در این قسمت مشاهده می کنید که دو خانواده از آی سی ها پیشهاد شده اند: LinkSwitch-CV و TinySwitch-III. و معایب و مزایای هر خانواده را هم شرح داده است و می گوید ما خانواده اولی را برای طرح شما پیشنهاد می دهیم ولی از دومی هم می توانید استفاده کنید و گفته برای جزئیات بیشتر و مقایسه دقیقتر، روی جمله زیر کلیک کنید:
For help selecting a solution click here
با کلیک بر روی لینک مربوطه متوجه می شویم که:
اگر توان خروجی 4 تا 10 وات بوده (با ورودی یونیورسال) و یا 6.5 تا 17 وات (با ورودی 230 ولت) باشد، می توان از هر یک از خانواده های LinkSwitch-CV یا TinySwitch-III استفاده نمود.
LinkSwitch-CV از رگولاسیون در اولیه بهره برده و نیازی به اپتوکوپلر ندارد. در عوض برای نمونه گیری از ولتاژ خروجی از سیم پیچی فیدبک استفاده می کند که می تواند بر روی رگولاسیون اثر نا مطلوب بگذارد.
اگر مدار شما بیش از 2 خروجی دارد، TinySwitch-III بهتر است زیرا مستقیما از خروجی فیدبک می گیرد.
TinySwitch-III مزایای بیشتری نسبت به LinkSwitch-CV دارد.
ما به سه دلیل TinySwitch-III را انتخاب می کنیم:
1- توصیه و تجربه دایی
2- موجود بودن در بازار
3- پیشنهاد خود نرم افزار
با فشردن دکمه Finish، نرم افزار شروع به محاسبه می کند تا در صورت امکان، یک یا چند مدار پیشنهاد دهد. با باز نمودن هر یک از این مدارها، می توان شماتیک مدار، برد مدار چاپی نمونه، لیست قطعات، نحوه ساختن ترانس و... را مشاهده نمود.
مدارهای ارائه شده را می بندیم. چون در این مرحله هدف ما فقط تعیین خانواده آی سی بود!
بسیار خوب. تا حالا فهمیدیم که سری آی سی های خانواده TinySwitch-III گزینه مناسبی برای طراحی ما می باشند.
حالا به سراغ طراحی با این سری آی سی می رویم. مراحل زیر را انجام دهید:
File >> New >> Design Options:
Topology: Flyback (Fixed!)
Product Line: TinySwitch
Family: TinySwitch-III
Package: PN (DIP-8)
Frequency: 132 khz (Fixed for this Family!)
Enclosure: Adapter
اگر مدار از تهویه حرارتی مناسبی برخوردار بوده و در یک جعبه دربسته نیست، گزینه Open Frame را انتخاب کنید تا آی سی بتواند بدون گرم شدن بیش از حد، توان بیشتری را در خروجی به ما تحویل دهد. گزینه انتخابی ما Adapter است.
Feedback Type: Secondary Zener
با استفاده از Secondary TL431 به عنوان فیدبک، دقت فیدبک بالاتر می رود.(در این مدار نمونه ما تفاوتی ندارند)
Use Bias: No
برای مصرف کمتر مدار در هنگام بی باری، این گزینه را فعال کنید.
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
Next >>
Input Type: Single 230V (195V-265V)
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
Next >>
Outputs: 5V,1A
Output Voltage Tolerance + ,V: 5
Output Voltage Tolerance - ,V: 5
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
اگر تلورانس خروجی را خیلی کم بگیریم(ولتاژ خروجی را خیلی دقیق تعیین کنیم)، ممکن است نرم افزار نتواند مدار مناسبی طراحی کند. البته در مثال ما، انتخاب دقیق 5 ولت مشکلی پیش نیاورد.
Operation Mode: CV Only (= Constant Voltage)
Peak Loads: No
LED Driver: No
Next >> Design Settings:
New Design File Name: TinySwitch-III_5V_1A
نام دلخواه شما برای این پروژه
Default Component Set: All Records
با انتخاب این گزینه، نرم افزار از تمامی کتابخانه های قطعات مداری خود برای طراحی مدار استفاده می کند.
Start With: Schematic
اولین چیزی که نرم افزار پس از طراحی مدار به شما نشان می دهد: شماتیک یا ...
Use Shield Windings: No
SI Units: Yes
استفاده از واحدهای استاندارد SI برای کمیاتی مانند قطر سیم و ...
Show Settings for New Design: Yes
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
Finish >> Optimization - Solutions Filter:
Top Solutions to Summerize
:
تعداد راه حل هایی(مدارهای پیشنهادی) که می خواهید نرم افزار به شما نشان دهد. حداکثر مقدار این پارامتر 100 است.
NS Main Min: مقدار پیش فرض نرم افزار
حداقل تعداد دور سیم پیچ خروجی اصلی مدار
NS Main Max: مقدار پیش فرض نرم افزار
حداکثر تعداد دور سیم پیچ خروجی اصلی مدار
Use Shield Windings: No
Core Start: ما از EE16 که در بازار به نام EE16/14 هست استفاده می کنیم. پس EE16 را انتخاب می کنیم.
کمترین اندازه هسته در مدارات پیشنهادی
Core End: ما از EE16 که در بازار به نام EE16/14 هست استفاده می کنیم. پس EE16 را انتخاب می کنیم.
بیشترین اندازه هسته در مدارات پیشنهادی
Show Solutions Filter Before Optimization: Yes
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
حالا با فشردن کلید OK نرم افزار شروع به محاسبه نموده و لیست راه حل های ممکن را در یک پنجره به صورت زیر نشان می دهد:
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
شما با کلیک بر روی هر یک از آنها و فشردن دکمه Open می توانید جزئیات آن مدار را مشاهده کنید. به عنوان مثال من راه حل دوم را انتخاب کردم با دیود 1N5819 که شکل مدار آن به صورت زیر می شود:
مهمان عزیز شما حق دیدن لینک ها را ندارید
عضویت
در پایین مدار شما 5 Tab را مشاهده می کنید که با کلیک بر روی هر کدام، اطلاعات متنوعی را پیرامون مدار طراحی شده می توانید به دست آورید، به شرح زیر:
Schematic:
مشاهده شماتیک و تغییر در مدار طراحی شده.
با دو بار کلیک کردن روی هر یک از المان های مدار، می توانید اطلاعات مربوط به آن را مشاهده نموده و در صورت امکان آن عنصر مداری و یا مقدارش را تغییر دهید.
Design Results:
نمایش پارامترهای مختلف مدار به همراه مقادیر فعلی آنها.
با دو بار کلیک کردن روی هر یک از المان های مدار، می توانید اطلاعات مربوط به آن را مشاهده نموده و در صورت امکان آن عنصر مداری و یا مقدارش را تغییر دهید.(مقادیر نمایش داده شده به رنگ خاکستری را می توانی تغییر دهید)
Board Layout:
نمایش نمایی از یک برد مدار چاپی الگو. مناسب برای طراحان PCB
BOM:
لیست کل قطعات استفاده شده در مدار، به همراه مشخصات آنها.
Transformer Construction:
نمایش جزییات کاملی از چگونگی ساخت ترانس مدار (شامل نحوه سیم پیچی اولیه، ثانویه، ...)
* در ضمن همان طور که در شکل مشاهده می کنید، در سمت چپ تصویر، لیست کاملی از پارامترها و متغیرهای مربوط به مدار طراحی شده نمایش داده شده است که با دوبار کلیک بر روی هر یک می توانید اطلاعات مربوط به آن را مشاهده نموده و در صورت امکان مقدارش را تغییر دهید.
نکته:
با تغییر هر یک از المان ها و یا مقادیر مختلف مدار، نرم افزار به طور خودکار مدار جدید (با مقادیر جدید شما) را آنالیز و تحلیل کرده و اگر مدار مشکلی نداشته و قابل اجرا باشد، در پایین صفحه عبارت زیر را با رنگ آبی می نویسد:
Design Passed
البته دیگر جلویش عبارت Optimization Done را نمی نویسد. زیرا مدار جدید، توسط الگوریتم های نرم افزار بهینه نشده بلکه این شمایید که تغییراتی را به دلخواه در مدار اعمال کرده اید.
ولی اگر تغییرات شما به نحوی باشد که دیگر مدار با آن مقادیر جدید شما قابل اجرا و پیاده سازی نباشد، پیام اخطاری با رنگ تقریبا نارنجی صادر می شود مبنی بر اینکه مقادیر تغییر یافته توسط شما به گونه ای است که قابل اجرا نبوده و شما باید مقادیر مناسب تری انتخاب کنید.