開關電源(SMPS)是任何電子設計中不可缺少的一部分。它用于將市電高壓交流電轉換為低壓直流電，首先將市電交流電轉換為高壓直流電，然后切換高壓直流電以產生所需的電壓。我們之前已經制作了一些SMPS電路，比如這個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設計中與驅動IC一起使用。

你可能沒有注意到，但大多數家用產品，如移動充電器、筆記本電腦充電器、Wi-Fi路由器，都需要一個開關模式電源來運行，而且大多數都是5V電源。因此，考慮到這一點，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。不要在沒有經驗的情況下打開舊的SMPS或嘗試構建新的SMPS。小心帶電電容器和帶電電線。您已被警告，請謹慎行事，并在需要時接受專家指導。

5V 1A電源的設計注意事項

在繼續(xù)討論之前，讓我們先澄清一些基本的設計考慮和保護特性。

為什么要從計算機電源構建SMPS電路?

對我來說，它很便宜，廉價是一個非常昂貴的詞，它實際上是免費的。你可能會問為什么?只要和你當地的電腦服務商店談談，他們就會免費給你——至少我是這樣。另外，問問你的朋友，他們是否有這些壞掉的。

為電路構建/采購變壓器是任何SMPS設計中最關鍵的部分，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電子垃圾，它也有一個非常好的學習經驗。我的ATX電源打撈后所需的部分如下所示。

使用這種設計，您可以添加一個電位器并稍微改變輸出電壓。這可能在某些情況下會派上用場，關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。

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

輸入電壓:

由于標準PC PSU的輸入電壓是220V，所以我們的搶救電路也是在這個電壓下工作的。但是在我的電流表設置下，我也會嘗試用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，因此無論負載電流如何，輸出電壓都應該保持大致相同。

輸出紋波:

這個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。由于它是在一個虛線板上建造的，我們可以期待比平時更多的漣漪。

保護功能:

一般來說，SMPS設計有許多保護電路，但我們的電路是由舊的PC PSU制成的，因此我們可以根據最終應用的要求增加或減少保護功能。

我將使用該電路為我的物聯(lián)網項目供電。所以我決定用一個最小的保護功能，這是一個易熔電阻在輸入，和一個過壓保護電路在輸出部分。

因此，總結一下，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，我們有一個輸入易熔電阻輸出過壓保護電路。

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，并讓我們理解每個功能塊。

易熔電阻：

首先，R1有兩個用途。首先，它作為一個易熔電阻。其次，它作為一個限流電阻。

橋式整流器和濾波器：

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

請注意，我已經刪除了PI濾波器，因為我不打算使用這個電源，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，你可以隨時把它從同一個電源中拉出來。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的設計。

啟動電阻：

R3和R4形成啟動電阻，當施加電源時，啟動電阻負責為初級開關晶體管的基極供電，我將在文章后面討論更多關于電阻的內容。

集電極限壓鉗：

為了限制主開關晶體管Q1的集電極電壓，C3、R2和D6形成箝位電路，這是使用緩沖器網絡來降低關斷時的峰值電壓和阻尼振鈴的一個很好的例子。在大多數情況下，可以使用一種非常簡單的設計技術來確定緩沖器組件(Rs和Cs)的合適值。在需要更優(yōu)化的設計的情況下，使用稍微復雜一些的程序。

主、輔開關晶體管：

電路中晶體管Q1、C5353為主開關晶體管，T1為輔助開關晶體管。C4和R5構成產生主開關信號的主振蕩器。

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換為低壓交流電，還可以提供電流隔離。變壓器T1有4個繞組，引腳1、2、3為次級繞組，引腳4、5為輔助繞組，引腳6、7為初級繞組。

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

過電壓保護電路：

一個額外的過壓保護電路可以添加，以保護您的應用設備受到損壞，這是一個非常簡單的電路，包括一個保險絲和齊納二極管，你可以看到上面，如果一個過壓條件發(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，當電源被應用到電路中，市電交流被整流二極管和電容器整流和濾波。在那之后，兩個啟動電阻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，并用分壓器進行分割。現(xiàn)在C5 222PF電容開始充電當這個電容充電到一定水平時，輔助晶體管T1接通，主晶體管關斷，電容器C5放電

這個循環(huán)再次開始重復，這樣就產生了一個開關信號。一旦開關過程開始，電壓從二次變壓器的二次端感應到，通過VR1的Tl431基準電壓進行反饋電路，通過調整基準電壓，可以設置輔助晶體管的通斷時間，從而控制輸出電壓。

構建SMPS電路

對于這個演示，電路是在原理圖的幫助下在一個虛線板上構造的;請注意，我是在我的工作臺上測試電路進行演示，所以我沒有包括許多保護功能，如過壓保護和短路保護。如果你用它來給其他東西供電，建議打開那些保護和濾波電路。

上面的測試裝置用于測試電路，使用電位器將電源的輸出電壓調整到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，為了測試負載，我使用了一些電阻作為負載，在5V時從我們的SMPS電路消耗了大約1.157A。完整的測試視頻可以在本文的底部找到。

5V-1A SMPS電路設計改進

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

本文編譯自circuitdigest