Esta fuente es otra versión de la fuente SMPS con 555 que he publicado pero le he agregado un feedback que controla mediante un transistor en emisor común la entrada de control de 555 que si recordamos el diagrama de bloques del mismo, esta influye directamente en la tensión de referencia de uno de los comparadores que forma parte de la temporización del 555, entonces si nosotros dejamos la entrada de control libre sin conexión entonces el temporizador funcionara en base al valor de R1, R2 y C, pero si le modificamos la polarización en la entrada de control, esta misma influye con el comparador y modifica la tensión, por ende la frecuencia o ciclo de trabajo.
En una fuente SMPS la frecuencia y el ciclo de trabajo son vitales en el comportamiento del choque inductivo que es en consecuencia el que nos proporciona la tensión de salida.
Al utilizar el transistor en emisor común conectado al control y controlar el mismo desde la tensión de salida, lo que hacemos es variar esa tensión de control en función de la tensión que tenemos en la salida de la fuente generando un lazo re-alimentado de tensión que nos proporciona una estabilidad mayor en nuestra fuente, de otro modo la misma quedaría libre y podría ser peligroso para la carga que le conectemos como así también para los componentes de salida de la fuente.
Hay que recordar que una fuente SMPS a diferencia de una fuente lineal convencional maneja una frecuencia mucho mayor, esto se hace para reducir el tamaño y peso de los componentes, sobre todo del transformador que suele ser la parte mas pesada de una fuente, entonces si para 50Hz necesitamos un transformador de 10cm cúbicos para una fuente de 12V 4A, en una fuente SMPS necesitaríamos uno de 3cm cúbicos para la misma potencia, y esto se logra achicando el transformador, pero para usar menos cantidad de espiras en los devanados debemos aumentar la frecuencia de operación, ya que a menor cantidad de espiras sera menor la inductancia y mayor la frecuencia (si queremos mantener la misma reactancia inductiva). El uso de frecuencias altas (promedio de 100kHz) también requiere un cambio en el núcleo para que no se sature y para que la permeabilidad sea adecuada, entonces también debemos cambiar el núcleo de hierro por ferrita (Entre otros).
Entonces así reducimos el peso y el tamaño de la fuente.
En nuestro circuito de prueba estamos configurando el 555 a unos 200kHz y estamos usando una bobina con núcleo de ferrita toroidal realizadas a mano de unos 150uH para 2A.
Si alimentamos el circuito con 5V tenemos que calcular la reactanca inductiva del choque para saber que corriente esta circulando por el MOSFET (que recordemos que es un IRFZ44N, un poco grande para este proyecto pero es el que tenia a mano).
La reactancia sera XL=2*pi*f*L en nuestro caso sera XL=2*3.1415*200000Hz*0.00015H=188 Ohms, entonces si alimentamos este circuito (suponiendo que el MOSFET no tiene caída de tensión ya que en Clase E el mismo tiene una impedancia del orden de los 17mOhms aproximadamente) con 5V tendremos por ley de Ohm I=V/R=5V/188R=0.027A=27mA pero esta sera la corriente que circula por el transistor y el choque, la que se drena al diodo sera un poco menor al rededor del 80% de esta, por ende tendremos 21mA aproximadamente.
Para tener un valor de corriente mas útil, tendríamos que modificar tanto la frecuencia (reducirla) como la inductancia (reducirla), por ejemplo a 80kHz y 10uH tendremos una reactancia de unos 5 Ohms, entonces para 5V tendremos unos 800mA de corriente en la salida.
Notase que hay un puente de color amarillo para unir la masa del preset y transistor con el resto de la masa.
En una fuente SMPS la frecuencia y el ciclo de trabajo son vitales en el comportamiento del choque inductivo que es en consecuencia el que nos proporciona la tensión de salida.
Al utilizar el transistor en emisor común conectado al control y controlar el mismo desde la tensión de salida, lo que hacemos es variar esa tensión de control en función de la tensión que tenemos en la salida de la fuente generando un lazo re-alimentado de tensión que nos proporciona una estabilidad mayor en nuestra fuente, de otro modo la misma quedaría libre y podría ser peligroso para la carga que le conectemos como así también para los componentes de salida de la fuente.
Hay que recordar que una fuente SMPS a diferencia de una fuente lineal convencional maneja una frecuencia mucho mayor, esto se hace para reducir el tamaño y peso de los componentes, sobre todo del transformador que suele ser la parte mas pesada de una fuente, entonces si para 50Hz necesitamos un transformador de 10cm cúbicos para una fuente de 12V 4A, en una fuente SMPS necesitaríamos uno de 3cm cúbicos para la misma potencia, y esto se logra achicando el transformador, pero para usar menos cantidad de espiras en los devanados debemos aumentar la frecuencia de operación, ya que a menor cantidad de espiras sera menor la inductancia y mayor la frecuencia (si queremos mantener la misma reactancia inductiva). El uso de frecuencias altas (promedio de 100kHz) también requiere un cambio en el núcleo para que no se sature y para que la permeabilidad sea adecuada, entonces también debemos cambiar el núcleo de hierro por ferrita (Entre otros).
Entonces así reducimos el peso y el tamaño de la fuente.
En nuestro circuito de prueba estamos configurando el 555 a unos 200kHz y estamos usando una bobina con núcleo de ferrita toroidal realizadas a mano de unos 150uH para 2A.
Si alimentamos el circuito con 5V tenemos que calcular la reactanca inductiva del choque para saber que corriente esta circulando por el MOSFET (que recordemos que es un IRFZ44N, un poco grande para este proyecto pero es el que tenia a mano).
La reactancia sera XL=2*pi*f*L en nuestro caso sera XL=2*3.1415*200000Hz*0.00015H=188 Ohms, entonces si alimentamos este circuito (suponiendo que el MOSFET no tiene caída de tensión ya que en Clase E el mismo tiene una impedancia del orden de los 17mOhms aproximadamente) con 5V tendremos por ley de Ohm I=V/R=5V/188R=0.027A=27mA pero esta sera la corriente que circula por el transistor y el choque, la que se drena al diodo sera un poco menor al rededor del 80% de esta, por ende tendremos 21mA aproximadamente.
Para tener un valor de corriente mas útil, tendríamos que modificar tanto la frecuencia (reducirla) como la inductancia (reducirla), por ejemplo a 80kHz y 10uH tendremos una reactancia de unos 5 Ohms, entonces para 5V tendremos unos 800mA de corriente en la salida.
Notase que hay un puente de color amarillo para unir la masa del preset y transistor con el resto de la masa.