Switching Power Supply Design

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A continuación se presenta una idea general en la que se resumen los grupos de componentes necesarios para un convertidor conmutado de 220 V a 20 V 5 A, junto con algunas recomendaciones generales para el diseño en placa PCB:

Table

ComponenteParte SugeridaFunción
Filtro EMIEMI FilterAtenúa el ruido proveniente de la red eléctrica
Etapa RectificadoraBridge RectifierConvierte 220 V AC a una señal de CC de alto voltaje
Condensador de Filtrado (Bulk)High Voltage CapacitorSuaviza la señal rectificada para obtener una CC estable
Controlador PWMTL494Genera las señales de modulación para el control de conmutación
Conmutador de Potencia (MOSFET)IRFP460Realiza la conmutación de alto voltaje necesaria en el convertidor
Transformador de AislamientoFlyback TransformerProporciona la reducción de voltaje, aislamiento galvánico y transferencia de energía
Red de Protección (Snubber)Snubber CircuitProtege el MOSFET de sobretensiones transitorias
Diodo de SalidaSchottky DiodeRectifica la señal secundaria con baja caída de voltaje
Filtro de Salida (Capacitor)Low ESR CapacitorReduce el rizado en la salida para proporcionar una CC estable
Red de Retroalimentación(Resistencias y Capacitor de compensación)– R1: 10kΩ Resistor – R2: 10kΩ Resistor – C1: 0.1µF Capacitor – C2 opcional: 0.01µF Capacitor
Recomendaciones para el diseño en PCB:
  • Aislamiento y seguridad:
    Asegúrate de respetar las distancias de seguridad y el aislamiento entre las secciones de alto voltaje y la lógica de control o baja tensión. Es crucial seguir las normas de separación y distancias mínimas para evitar fugas y garantizar la seguridad.
  • Organización de la placa:
    Ordena los componentes de forma lógica, agrupando por funciones (etapa de entrada, conmutación, salida y retroalimentación). Esto ayudará a minimizar interferencias y facilitar el diseño de las vías y las trazas.
  • Minimización de interferencias:
    Coloca los componentes y sus cables o pistas de manera que se minimice la inductancia en las rutas críticas, respetando rutas cortas y anchas para el manejo de corrientes elevadas y evitando bucles que puedan captar ruido.
  • Layout de alta frecuencia:
    Mantén zonas dedicadas para componentes de alta frecuencia y agrega planos de tierra sólidos para mejorar la integridad de la señal.
Para obtener una guía detallada sobre cómo colocar físicamente estos componentes y configurar el diseño en placa dentro de Flux, te recomiendo que consultes la documentación referente a “PCB layout footprints” en Flux. Puedes utilizar la documentación de Flux con la siguiente consulta:
query: PCB layout footprints
Esto te proporcionará instrucciones paso a paso sobre el posicionamiento, asignación de huellas (footprints) y conformidad con las normas de seguridad y diseño en placas PCB.
¿Te gustaría proceder con la búsqueda de alguna parte en particular o necesitas información adicional?
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  • Ground
    Ground
    A common return path for electric current. Commonly known as ground.
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  • Net Portal
    Net Portal
    Wirelessly connects nets on schematic. Used to organize schematics and separate functional blocks. To wirelessly connect net portals, give them same designator. #portal
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  • Power Net Portal
    Power Net Portal
    Wirelessly connects power nets on schematic. Identical to the net portal, but with a power symbol. Used to organize schematics and separate functional blocks. To wirelessly connect power net portals, give them the same designator. #portal #power
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  • Generic Resistor
    Generic Resistor
    A generic fixed resistor for rapid developing circuit topology. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard resistor values: 1.0Ω 10Ω 100Ω 1.0kΩ 10kΩ 100kΩ 1.0MΩ 1.1Ω 11Ω 110Ω 1.1kΩ 11kΩ 110kΩ 1.1MΩ 1.2Ω 12Ω 120Ω 1.2kΩ 12kΩ 120kΩ 1.2MΩ 1.3Ω 13Ω 130Ω 1.3kΩ 13kΩ 130kΩ 1.3MΩ 1.5Ω 15Ω 150Ω 1.5kΩ 15kΩ 150kΩ 1.5MΩ 1.6Ω 16Ω 160Ω 1.6kΩ 16kΩ 160kΩ 1.6MΩ 1.8Ω 18Ω 180Ω 1.8KΩ 18kΩ 180kΩ 1.8MΩ 2.0Ω 20Ω 200Ω 2.0kΩ 20kΩ 200kΩ 2.0MΩ 2.2Ω 22Ω 220Ω 2.2kΩ 22kΩ 220kΩ 2.2MΩ 2.4Ω 24Ω 240Ω 2.4kΩ 24kΩ 240kΩ 2.4MΩ 2.7Ω 27Ω 270Ω 2.7kΩ 27kΩ 270kΩ 2.7MΩ 3.0Ω 30Ω 300Ω 3.0KΩ 30KΩ 300KΩ 3.0MΩ 3.3Ω 33Ω 330Ω 3.3kΩ 33kΩ 330kΩ 3.3MΩ 3.6Ω 36Ω 360Ω 3.6kΩ 36kΩ 360kΩ 3.6MΩ 3.9Ω 39Ω 390Ω 3.9kΩ 39kΩ 390kΩ 3.9MΩ 4.3Ω 43Ω 430Ω 4.3kΩ 43KΩ 430KΩ 4.3MΩ 4.7Ω 47Ω 470Ω 4.7kΩ 47kΩ 470kΩ 4.7MΩ 5.1Ω 51Ω 510Ω 5.1kΩ 51kΩ 510kΩ 5.1MΩ 5.6Ω 56Ω 560Ω 5.6kΩ 56kΩ 560kΩ 5.6MΩ 6.2Ω 62Ω 620Ω 6.2kΩ 62KΩ 620KΩ 6.2MΩ 6.8Ω 68Ω 680Ω 6.8kΩ 68kΩ 680kΩ 6.8MΩ 7.5Ω 75Ω 750Ω 7.5kΩ 75kΩ 750kΩ 7.5MΩ 8.2Ω 82Ω 820Ω 8.2kΩ 82kΩ 820kΩ 8.2MΩ 9.1Ω 91Ω 910Ω 9.1kΩ 91kΩ 910kΩ 9.1MΩ #generics #CommonPartsLibrary
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  • Generic Capacitor
    Generic Capacitor
    A generic fixed capacitor ideal for rapid circuit topology development. You can choose between polarized and non-polarized types, its symbol and the footprint will automatically adapt based on your selection. Supported options include standard SMD sizes for ceramic capacitors (e.g., 0402, 0603, 0805), SMD sizes for aluminum electrolytic capacitors, and through-hole footprints for polarized capacitors. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard capacitor values: 1.0pF 10pF 100pF 1000pF 0.01uF 0.1uF 1.0uF 10uF 100uF 1000uF 10,000uF 1.1pF 11pF 110pF 1100pF 1.2pF 12pF 120pF 1200pF 1.3pF 13pF 130pF 1300pF 1.5pF 15pF 150pF 1500pF 0.015uF 0.15uF 1.5uF 15uF 150uF 1500uF 1.6pF 16pF 160pF 1600pF 1.8pF 18pF 180pF 1800pF 2.0pF 20pF 200pF 2000pF 2.2pF 22pF 20pF 2200pF 0.022uF 0.22uF 2.2uF 22uF 220uF 2200uF 2.4pF 24pF 240pF 2400pF 2.7pF 27pF 270pF 2700pF 3.0pF 30pF 300pF 3000pF 3.3pF 33pF 330pF 3300pF 0.033uF 0.33uF 3.3uF 33uF 330uF 3300uF 3.6pF 36pF 360pF 3600pF 3.9pF 39pF 390pF 3900pF 4.3pF 43pF 430pF 4300pF 4.7pF 47pF 470pF 4700pF 0.047uF 0.47uF 4.7uF 47uF 470uF 4700uF 5.1pF 51pF 510pF 5100pF 5.6pF 56pF 560pF 5600pF 6.2pF 62pF 620pF 6200pF 6.8pF 68pF 680pF 6800pF 0.068uF 0.68uF 6.8uF 68uF 680uF 6800uF 7.5pF 75pF 750pF 7500pF 8.2pF 82pF 820pF 8200pF 9.1pF 91pF 910pF 9100pF #generics #CommonPartsLibrary
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  • Generic Inductor
    Generic Inductor
    A generic fixed inductor for rapid developing circuit topology. *You can now change the footprint and 3D model at the top level anytime you want. This is the power of #generics
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  • Terminal
    Terminal
    An electrical connector acting as reusable interface to a conductor and creating a point where external circuits can be connected.
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  • RMCF0805JT47K0
    RMCF0805JT47K0
    47 kOhms ±5% 0.125W, 1/8W Chip Resistor 0805 (2012 Metric) Automotive AEC-Q200 Thick Film #forLedBlink
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  • 875105359001
    875105359001
    10uF Capacitor Aluminum Polymer 20% 16V SMD 5x5.3mm #forLedBlink #commonpartslibrary #capacitor #aluminumpolymer #radialcan
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    CTL1206FYW1T
    Yellow 595nm LED Indication - Discrete 1.7V 1206 (3216 Metric) #forLedBlink
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