Источник питания регулируемый – :: «»

Содержание

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

   В самом начале моей радиолюбительской деятельности, очень хотелось иметь свой собственный блок питания. Покупать кучу батареек и лепить из них нужное напряжение было глупо и не логично, поэтому начал искать простую схему источника питания с регулировкой напряжения. В этом мне помог мой будущий коллега по работе.

   Данная схема отличается простотой и надежностью и будет легка для повторения новичкам. Выходное напряжение этого блока плавно изменяется от 0,5 до 12 В. Причем оно будет оставаться стабильным и при изменении напряжения сети и тока нагрузки. Приятным сюрпризом для меня было то, что схема имеет защиту от короткого замыкания в цепи нагрузки.

   Одним из главных элементов этой схемы является трансформатор. В книге упоминали, что в качестве него можно использовать трансформатор ТВК-110ЛМ из телевизоров. За неимением такого намотал свой собственный. Получилось очень даже неплохо. Его расчет производил с помощью нескольких формул. Также это возможно сделать через специальные программы. На выходе трансформатора должно получится напряжение 13-17 В и током до 0,5 А. После трансформатора идет выпрямительный мост на диодах Д229. Я использовал готовую диодную сборку КЦ405, для упрощения конструкции. На выходе диодного моста установлен полярный конденсатор с большой емкостью, для снижения пульсаций выпрямленного напряжения.

   Для стабилизации выходного напряжения, применяется параметрический стабилизатор, который состоит из стабилитрона Д814Д (подойдет любой с напряжением стабилизации около 13 вольт) и балластного резистора. Параллельно стабилитрону включен переменный резистор, с помощью которого мы и регулируем напряжение в цепи.

   Далее идет усилительный каскад, состоящий из транзисторов VT2 и VT3. В качестве второго транзистора используется МП39Б, МП41, МП41А, МП42Б. Я заменил его на КТ209 и не жалуюсь. Третий транзистор — большой мощности: П213, П216-217, поэтому его надо установить на теплоотвод. Выдрал его с какой-то платы. Заменой радиатору может быть лист алюминия толщиной 3 мм. Перед креплением транзистора необходимо зачистить мелкой шкуркой поверхность листа, с которой он будет соприкасаться. Также желательно нанести термопасту.

 

 

   Резистор R7 служит нагрузкой блока питания в то время, когда к выходным клеммам ничего не подключено. Защита от КЗ осуществляется с помощью транзистора VT1. Вместо него можно ставить транзисторы, перечисленные в списке замен VT2.

   Для удобства контроля напряжения служит вольтметр. В своём самодельном источнике питания использовал индикатор уровня сигнала (микроамперметр) и добавочный резистор. Для его расчета нужно подать на микроамперметр напряжение 12 В через переменный резистор 100 кОм (можно меньше). Уменьшая сопротивление резистора добиться, чтобы стрелка микроамперметра установилась в крайнем правом положении. Затем измерить сопротивление переменника и установить ближайший постоянный резистор.

   В качестве индикации работы блока питания служит неоновая лампа. Или же обычный светодиод с резистором 68 кОм мощностью 1 Вт. Корпус источника питания сделал из автоматического выключателя. Наружу вывел два зажима и подцепил к ним провода с клеммами. Готовый блок питания меня очень обрадовал и дал большой толчок в моей дальнейшей деятельности. Служит до сих пор и ни разу не давал повода в себе усомниться. Статью подготовил: SssaHeKkk.

   Форум по блокам питания

   Схемы для начинающих

elwo.ru

Мощный регулируемый источник питания — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости

Данная статья посвящена вопросу питания 12 В техники, в том числе автомобильной электроники, от электросети 220 В/50 Гц.

Автомобильной аппаратуры, рассчитанной на напряжение питания 12 В, у нас накапливается все больше. Нередко она лежит совсем невостребован­ной. Однако, такая аппаратура обладает рядом пре­имуществ перед более крупногабаритным стацио­нарным азиатским ширпотребом, и оказывается удобной и при эксплуатации в домашних условиях. Но далеко не каждый источник питания хорошо под­ходит для совместной работы с такой техникой.

Кое-что об автомобильной аппаратуре

Парк автомобильной аппаратуры необычайно приумножился, особенно за последние лет десять. Зачастую автомобиля уже нет, а его аппаратура ос­тается, причем, в рабочем состоянии. По ценовым категориям условно можно даже классифициро­вать эту технику на несколько «типов», как аппара­туру очень дорогостоящую, затем — подешевле, и наконец, технику доступную в приобретении рядо­выми гражданами — бюджетную.

Автомобильной аппаратуры у нас чрезмерно добавилось. Причем обычно ее нужно приспосаб­ливать (например, «раскодировать»), а если тех­ника еще и неисправная, то требуется и ремонти­ровать.

Автомобильная аппаратура…для квартиры

Все чаще разную автомобильную аппаратуру используют и не совсем стандартно — в качестве домашних стационарных «комбайнов». В принци­пе, это оправдано, ведь эта техника высококаче­ственная, да еще и малогабаритная. Обычный не­дорогой азиатский стационарный ширпотреб уже серьезно поднадоел своей «однобокостью» и при­митивизмом. Ему присущ ряд специфических не­достатков, которые, кстати, обычно отсутствуют даже в относительно недорогой автотехнике. Ес­ли громыхающая и дорогостоящая аппаратура с сабвуферами нужна далеко не каждому, то каче­ственно работающий радиоприемник, магнитофон или проигрыватель СD-дисков нужен многим. Са­мое привлекательное, что автотехника почти все­гда меньше по габаритам, чем стационарная, с аналогичными характеристиками. Естественно, для эксплуатации автомобильной аппаратуры в домашних условиях, необходимо иметь мощный (по энергоемкости) аккумулятор или же, соответ­ствующий сетевой источник питания (ИП). Чтобы можно было подключать любую, в том числе, самую мощную аппаратуру, необходимо изготовить и мощный ИП.

Дело в том, что проблема 12 В мощных ИП так и не осталась решенной, т.е. налицо их дефицит в широкой продаже.

С ценами на мощные ИП также встречаются не­приятности. Как правило, существует непропорци­ональная зависимость цены мощного ИП от его па­раметров. Часто бывает такое несоответствие в цене, например, когда максимальный ток ИП уве­личен вдвое, а цена — в три-пять раз. Отсюда и не­угасаемый, постоянно растущий спрос на ИП, в том числе и на мощные. Для мощной автомобиль­ной аппаратуры нужен фактически сетевой «ана­лог» автомобильного аккумулятора.

Если собрать самому 12 В ИП с выходным то­ком 5-10 А, то можно сэкономить примерно в двадцать раз! Неплохой стимул для творчества…

Многие стали задаваться вопросом: а может ли мощный 12 В качественный и современный ИП быть собран без применения мощных полевых транзисторов?

Поскольку количество производимых полевых транзисторов (ПТ) превышает количество бипо­лярных, то наблюдается настоящий бум и популя­ризация применения мощных ПТ.

О схемах мощных ИП на ПТ

Любительские схемы стабилизаторов напряже­ния (СН) на ПТ нередко собраны не оптимально. Например, шунтируют выводы ПТ конденсаторами значительной емкости (десятые доли мкФ и более), не устраняя истинную причину неустойчивой рабо­ты СН с ПТ. И вообще, используется схемотехника ИП и СН, подходы, как в биполярных СН, но забы­вается, что ПТ управляется напряжением, а не то­ком. Затвор для схемы драйвера (раскачки ПТ) представляет собой конденсатор. Да, его нужно перезаряжать. Чем выше частота, тем чаще нужна перезарядка затворной емкости. Но увеличивать (умножать) затворную емкость, добавлять к ней конденсаторы не имеет смысла, т.к. это лишняя нагрузка для драйверов. Гашение таким способом са­мовозбуждения СН напоминает гашение пожара подливанием масла в огонь.

Хуже всего то, что, как правило, такие СН на ди­намическую нагрузку работают неудовлетвори­тельно. Таким образом, необязательно применять мощные ПТ в мощных СН для питания 12 В аппа­ратуры, чтобы получить хороший результат.

Существуют схемы СН и ИП — настоящие шеде­вры. Причем, совсем без применения полевых транзисторов и микросхем. Это такие СН, которые собраны уже в десятках экземпляров (в разном конструктивном исполнении) и безукоризненно эксплуатируются, т.е. проверены на протяжении многих лет подряд.

Они зарекомендовали себя надежностью и ус­тойчивой работой с любыми типами нагрузок. Здесь работает все тот же принцип: меньше кас­кадов — меньше и неожиданных проблем.

Схема источника питания

Схема одной из конструкций ИП представлена на рисунке. За основу данной схемы взят серийно выпускавшийся много лет тому назад ИП типа ИПС-1. Правда, он рассчитан был лишь на выход­ной ток не более 1 А.

Принципиальная схема источника питания

Сетевой трансформатор, его выключатель и предохранитель со светодиодом индикации под­ключения к электросети, не схеме не показаны. В каждом конкретном ИП исходили от предназначения ИП. От выбора сетевого трансформатора напрямую зависят возможности ИП, в плане максимального тока СН. Несмотря на кажущуюся схемную просто­ту, остановимся на нескольких моментах.

Диодный мост лучше выполнить на диодах Шоттки. Тогда при токе в нагрузке до 4 А этим ди­одам вообще не понадобятся никакие радиаторы. Оксидные конденсаторы фильтра выбирают из со­отношения, не менее 1 -2 тысячи мкФ на один ам­пер тока в нагрузке.

Защита от перегрузки

В этом ИП защита с ограничением тока работает просто, но четко и надежно, а главное — безотказно. Здесь учтено все, что касается «непонятных» выходов из строя транзисторов узла защиты. Так часто забы­вают о токоограничительных резисторах в защитных узлах. И нередко мы видим схемы, где транзистор в схеме защиты, в самый ответственный момент мо­жет выйти из строя. Вслед за ним может отказать и силовой транзистор. А если таковых параллель­но включено несколько? Дело здесь вот в чем.

Во-первых, такая мелочь, как наличие вместо традиционной проволочной перемычки резистора R2 очень важный нюанс. При срабатывании защи­ты сначала переходит в проводящее состояние транзистор VТ2, он, в свою очередь, включает вто­рой транзистор узла защиты VT1. Тот, соответст­венно, быстро открывается. Таким образом, своим переходом К-Э, VТ1 соединяет базу регулиру­ющего напряжение СН транзистора VТ5 с общим проводом схемы СН. Одновременно идет экстрен­ный разряд заряженных до величины почти выход­ного напряжения конденсаторов С9 и С10. Чтобы ограничить величину тока через К-Э переход VТ1, и служит резистор R2. Ситуация такова, что нель­зя при помощи к-э перехода транзистора напря­мую закорачивать заряженные конденсаторы. Традиционные однотранзисторные схемы, как правило, не обеспечивают такой надежности, как данная схема на двух транзисторах.

Кроме иных положительных качеств, исключа­ется влияние второго каскада (замыкающего ба­зу VТ5 на общий провод) на первый каскад, фор­мирующий токосъем, т.е. являющийся датчиком тока в нагрузке.

Во-вторых, очень важный момент- это схема компенсационного СН на транзисторах VТЗ и VТ4 внутри всего СН. По сути, данная схема — это вы­сококачественный источник образцового напря­жения (ИОН).

Достоинства рассматриваемого СН и ИОН

Во-первых, он сохраняет свою работоспособ­ность при минимальной разнице между входным и выходным напряжением (при его максимуме). Даже при разнице в 1 В схема еще сохраняет свою работоспособность.

Во-вторых, эффективно подавляет пульсации и помехи. Здесь это необычайно важно. Выходное напряжение СН (коллекторы мощных VТ6 и VТ7) определяется напряжением на верхнем (по схеме) выводе резистора R12.

Следовательно, оно будет максимально, когда движок потенциометра находится в верхнем поло­жении. В это время база VТ5 фактически (через помехоподавляющий резистор R13) соединена с коллектором транзистора VТ4 (выходом ИОН).

Значит, выходное напряжение СН фактически приближается к напряжению на базе VТ5. В этом состоит большая универсальность схемы. Какое напряжение будет подано на базу VТ5, почти такое же напряжение, по величине, будет присутство­вать и на выходе СН.

В-третьих важный момент заключается в пост­роении схемы ИОН. Можно легко, с помощью од­ного резистора R9 подстраивать величину напря­жения ИОН. Если поставлена задача обеспечения прецизионного поддержания напряжения, то мож­но достигнуть практически нулевого значения ТКН (для лабораторного варианта ИП). Главное, что ИОН, по сути своей — это уже СН, причем, с высо­кими техническими характеристиками. Если вни­мательно рассмотреть схему на транзисторах VТ5- VТ7, то можно увидеть, что они образуют мощный составной транзистор по схеме Шикпаи. Такая схе­ма обладает минимальным выходным сопротивле­нием за счет 100% отрицательной обратной связи (ООС) по напряжению посредством диода VD7.

Иначе говоря, данная схема является лабора­торным ИП, если все выполнить надлежащим об­разом. Для этого нужны прецизионные резисто­ры R6-R10. И не столько важно процентное отклонение его номинала, сколько нужна долго­временная стабильность сопротивлений этих ре­зисторов. Подстроечный R9, после настройки выходного напряжения, заменяют двумя обычны­ми прецизионными резисторами, предваритель­но измерив сопротивление «половинок» подстроечного резистора R9.

Повторяемость схемы

Самое главное, что нужно подчеркнуть особо. Схема обладает превосходной повторяемостью! Многочисленные эксперименты, направленные на умощнение схемы доказывали, что это сделать несложно. Схема допускает постоянный ток 10 А в нагрузке, при условии, что радиаторы VТ6, VТ7 имеют принудительное охлаждение. Доста­точно даже одного 12 В кулера. По крайней мере, при токе 10 А даже один кулер нормально справ­ляется с отводом тепла от двух экземпляров КТ827, размещенных на одном игольчатом ради­аторе с охлаждающей поверхностью 1000 см2.

Применением кулеров (или других вентилято­ров обдува радиаторов) мы избегаем использова­ния очень громоздких радиаторов для VТ6 и VТ7.

Самым опасным является режим КЗ на выходе СН. Данный СН при КЗ или ограничении выходно­го тока работает в режиме генератора стабильно­го тока (ГСТ).

Конструкция и детали

Трансформатор

По сути, трансформатор — это ахиллесова пя­та большинства конструкций ИП. Качественный се­тевой трансформатор (СТ) — это почти всегда сво­еобразная проблема. Если приобрели готовый (заводской) или самостоятельно намотанный, то необходимо СТ испытать на той мощности, кото­рую реально мы будем снимать. Настоящий пере­грев СТ наступает после 30-45 минут работы, при подключенной максимально допустимой для СТ нагрузке. По нагреву СТ и отбраковывают его.

Иногда считают, что если диаметр провода вто­ричной обмотки составляет 1,8- 2,0 мм, то СТ, мол, стопроцентно выдержит длительно ток 10 А в на­грузке. При этом, опускается, каким проводом на­мотана первичная обмотка? Достаточно ли сечение магнитопровода СТ? Нюанс как раз в том и заклю­чается, что кратковременно СТ может выдерживать значительно больше, чем от него требуется. Но че­рез час трансформатор превращается в печку. В та­ких случаях максимальная мощность СТ оказывает­ся вдвое меньше той, от которой он так перегревается.

Диоды выпрямительного моста

Они могут быть, в принципе, любыми 20-амперными. Но, диоды Шоттки здесь, в низковольтных и сильноточных схемах вне конкуренции. На них малые падения напряжений, следовательно, они меньше греются. Они заменимы любыми анало­гичными диодами Шоттки, например, зарубежны­ми: 18ТQ045 (18А, 45В), 20ТQ40 (20А, 40В), сбор­ками Шотки: 20СТQ045 (20А, 45В), 25СТQ045 (25А, 45В) и т.д. Диоды КД522 с любой буквой. Замени­мы практически любыми кремниевыми на ток 50 мА и более, на напряжение 50 В и больше. Это могут быть и диоды старых типов Д220, Д223, и более новые КД518 и т.п.

Транзисторы

В позициях VТ1, VТ4 использовались: КТ315Г, КТ312В, КТ503Е, КТ815Б, КТ3102 (А-Г), ВС547С. В позициях VТ2, VТЗ, VТ5 применялись КТ361, КТ3107 (А, Б, И), КТ502Е, ВС557С. В позициях VТ6, VТ7- КТ827А или Б. В менее мощных схемах ИП применяли и КТ829. При двух параллельно вклю­ченных КТ829 ток в нагрузке не превышал 5 А. Пластмассовые корпуса таких транзисторов, очень удобны простотой крепежа на радиаторе.

Для четырех совместно работающих КТ829 ток нагрузки составляет до 10 А. Схема подклю­чения двух дополнительных транзисторов, к двум имеющимся силовым транзисторам иден­тична представленной на рисунке. То есть, для каж­дого нового дополнительного транзистора требуется и два новых резистора: один в цепи базы, а второй в цепи эмиттера. Эти уравнива­ющие резисторы — это обязательный атрибут данной конфигурации схемы. Необходимо рав­номерно распределить токи между всеми парал­лельно включенными транзисторами.

Если это не сделано, то транзистор с наиболь­шим значением h21Э всю нагрузку примет на себя. Иначе говоря, транзистор с наибольшим значени­ем h21Э и наименьшим UКЭНАС быстро перегреется, если ИП испытывают при полной мощности, кото­рая должна распределяться поровну на все транзи­сторы. И поскольку рассеиваемая мощность может превысить 60 Вт для пластмассового КТ829, то он вскоре пробивается (как правило, происходит про­бой К-Э). Тоже самое происходит и с КТ827, толь­ко они более надежные и выносливые, чем КТ829. И долго могут работать, когда на одном транзисто­ре мощность намного больше, чем на другом. Вы­равнивать эмиттерные токи быстрее и легче подбо­ром базовых резисторов в цепи КТ827. Номиналы при этом могут отличаться весьма существенно (в разы и даже на порядок). Надо проследить, чтобы на максимальном токе через нагрузку имело мес­то наиболее правильное (равномерное) распреде­ление токов через транзисторы. И не столь важно, что там будет «твориться» асимметрия в базовых цепях КТ827. Главное, что падения напряжений на эмиттерных резисторах равными будут хотя бы в диапазоне токов 50-100%. То есть, при таких токах, где перекосы в режимах работы транзисторов при­водят к их отказам.

Конструкция ИП

Конструктивно рассматриваемые ИП выполня­лись по-разному. Элементы схемы СН размещали как на печатных платах, так и методом навесного монтажа, он подходит больше всего тогда, когда не предполагается экспериментировать с ИП.

Проблема с корпусами решалась также по-разному. Самодельный корпус — это масса механиче­ской работы. Поэтому старались корпус подобрать от чего-нибудь заводского.

С датчиком тока для амперметра прекрасно справляется резистор R5. В качестве индикатора подходит любой вольтметр. Стрелочные приборы, несмотря на цифровую моду, имеют серьезное преимущество при динамическом характере по­требляемого от ИП тока нагрузкой.

Автор: Алексей Зызюк, г. Луцк

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

выбор схемы и изготовление своими руками

Источник питания (ИП) — это часть любого электрического устройства. Он обеспечивает функциональную часть питающим напряжением. Его параметры должны соответствовать определенным критериям.

Обычно это:

  • напряжение необходимой величины и знака;
  • коэффициент пульсации выходного напряжения, соответствующий определенным частотам;
  • наличие или отсутствие стабилизации выходного напряжения;
  • номинальный и максимальный ток нагрузки;
  • защита от перегрузки и короткого замыкания.

Общее описание

Особенность блока питания (БП) в том, что он сделан как отдельный внешний узел. Лабораторный БП — это корпус с лицевой панелью, регуляторами-переключателями, вольтметром, амперметром, выходными клеммами и сетевым шнуром. Далее расскажем нашим читателям о том, что необходимо учесть при самостоятельном изготовлении регулируемого блока питания и как получить оптимальный результат при минимальных затратах.

Для начала остановимся на более широком толковании критериев, которые перечислены выше. Начинаем по списку и рассматриваем напряжение необходимой величины и знака. Это самый важный момент, который в целом определяет схему и конструкцию источника питания. Первое, что необходимо учитывать — это соответствие решаемым задачам. Их число всегда ограничено мощностью БП и, как следствие этого, качеством выходного напряжения.

Пульсации выходного напряжения — это нежелательный параметр, который состоит из низкочастотной составляющей, кратной частоте питающего напряжения и дополнительных более высоких частот. Чтобы влиять теми или иными способами на этот параметр в широком спектре частот, потребуется осциллограф. Иначе его сложно будет оценить.

Стабилизация выходного напряжения — важнейшая характеристика блока питания. Она уменьшает до минимальной величины низкочастотные пульсации и улучшает качество работы нагрузки. Поскольку стабилизатор содержит управляемый элемент, появляется возможность управления выходным напряжением.

Максимальные токи определяют потребительские свойства БП. Чем они больше, тем шире область применения БП. Дополнительно можно упомянуть и напряжения. Падение напряжения на управляемом элементе стабилизатора приводит к его нагреву и ограничивает область применения БП. Поэтому нужны поддиапазоны напряжения, которое подается на вход стабилизатора. Переключение между ними позволяет уменьшить нагрев управляемого элемента стабилизатора при необходимом выходном напряжении.

Защита от перегрузки и короткого замыкания предохраняет управляемый элемент от повреждения током недопустимо большой силы.

Две концепции

Для безопасной эксплуатации любого электрооборудования, с которым непосредственно контактирует человек, необходима надежная изоляция от питающей сети 220 В. Наилучшим решением этой задачи является применение трансформатора. Современный уровень развития техники дает варианты решений, из которых можно сделать выбор. Например, трансформатор может быть:

  • либо в качестве самостоятельного узла и выполнен на стальном сердечнике как стандартный трансформатор (СТ) с первичной обмоткой, непосредственно присоединяемой к электросети;
  • либо в составе инверторной схемы как импульсный трансформатор (ИТ).

Рассмотрим потребительские свойства обоих вариантов. Начнем с непреодолимых характеристик. Для СТ это габариты и вес. Их невозможно изменить, поскольку они связаны воедино с электрической мощностью, соответствующей частоте 50 Гц сети 220 В. Для ИТ это электромагнитные помехи. Если планируется электропитание чувствительных усилителей или радиосхем, ИП обязательно внесет помехи, которые что-то испортят, накладываясь на полезный сигнал. Но если перечисленных задач не планируется, можно взять за основу один из стандартных блоков питания для компьютера.

Компьютерный блок

В таком решении хорошей стороной является получение нескольких стабилизированных напряжений при мощности, которую можно выбрать. Ее величина стандартизована и лежит в пределах от 60 до 1700 Вт. Но можно найти и более мощный блок. Соответственно, и его цена будет порядка $500. Но в результате получаем несколько напряжений компьютерного стандарта: 3,3 В, 5 В и 12 В и токи большой силы — 20 А или больше. Все они привязаны к общему проводу. Поэтому их нельзя соединять последовательно с целью получения более высокого суммарного напряжения.

Другим неудобством компьютерного БП является его неспособность надежно работать с быстро меняющейся нагрузкой. Он спроектирован для электропитания в компьютере памяти, процессора и дисковых устройств. То есть при включении он сразу же загружается почти на полную мощность. Она изменяется только по мере загруженности процессора, но несущественно. Для того чтобы без хлопот работать с таким БП, его надо минимально нагрузить на резистор по выходу 5 В. Для этого можно использовать самодельные спирали из нихрома. Величина сопротивления определяется экспериментально подбором исходя из примерно 0,12 мощности БП и напряжения 5 В.

При слишком малом токе инвертор БП не будет работать, и на подбираемом резисторе не будет напряжения. Регулировать каждое из напряжений 3,3 В, 5 В и 12 В можно только дополнительным стабилизатором. Иначе надо вскрывать блок и вносить изменения в его схему. Наиболее экономичным решением управляемого элемента является проходной транзистор. А это значит, что на выходе каждого канала после стабилизатора плавно регулируемое напряжение будет соответствовать примерно 2,3 В, 4 В и 8 В или меньше. В зависимости от того, как настроен стабилизатор напряжения.

Выбираем схему

БП лучше всего сделать на основе специализированных микросхем 142ЕН3, 142ЕН4, 1145ЕН3, К142ЕН3А, К142ЕН3Б, К142ЕН4А, К142ЕН4Б, КР142ЕН3 или аналогичных им:


Стабилизаторы положительного напряжения

Для нашего БП применим микросхему 142ЕН3. У нее такие основные параметры:


Основные параметры микросхемы

 Рекомендуемая схема включения этой микросхемы показана далее на изображении:


Базовая схема

  • Напряжение на входе стабилизатора устанавливается переменным резистором R1.

Но для работы с большими величинами токов нагрузки в схему вводится один или больше силовых транзисторов. Это показано далее на изображениях:


Схема с одним дополнительным транзистором
Использование трех транзисторов вместо одного для усиления тока. Резисторы R2–R3 изготавливаются из нихромовой проволоки. Их сопротивления подбираются экспериментально так, чтобы токи коллекторов транзисторов были примерно одинаковы.

Для правильной работы микросхему питаем от канала 12 В. Коллектор каждого транзистора соединяем с одним из выходных каналов компьютерного БП. Вариант с несколькими транзисторами обеспечивает номинальный ток нагрузки 20 А. Дополнительные транзисторы подбираются соответственно мощности компьютерного БП. В результате получаем общую схему регулируемого блока питания:


Схема на основе одного компьютерного БП

  • Транзисторы и микросхему обязательно размещаем на общем радиаторе.

Транзисторы будут нагреваться тем больше, чем меньше напряжение на выходе. Поэтому надо расположить микросхему как можно ближе к транзистору. Срабатывание тепловой защиты в ней позволить избежать теплового повреждения транзисторов. Такой блок питания можно использовать для зарядки аккумулятора автомобиля и других целей, соответствующих диапазону напряжений от 0 до 12 вольт.

  • Чтобы использовать каждый канал по максимуму напряжения, надо сделать специальный переключатель на два положения (на схемах не показан). Его задача состоит в том, чтобы соединять выходную клемму канала напрямую, минуя стабилизатор.

Если необходимо получить более высокое напряжение, проще всего продублировать упомянутое устройство. В результате можно получить несколько комбинаций выходных параметров:

  • биполярный источник питания 12 В;
  • однополярный источник питания 3,7 В, 8,7 В, 12 В, 15,3 В, 17 В и 24 В.

Все перечисленные режимы можно получить в одном БП соответствующим положением переключателей. Для регулировки напряжения в каждом плече биполярного источника питания 12 В потребуется сдвоенный стабилизатор. Схема его показана далее на изображении. Однополярный источник питания не нуждается во втором стабилизаторе. Микросхема стабилизатора напряжения позволяет применить еще один компьютерный БП и тем самым достичь напряжения 36 В.


Биполярная схема на основе двух компьютерных БП

  • Однополярный источник питания, собранный на основе двух–трех компьютерных БП, использует один стабилизатор и дополнительный коммутатор. Он переключает каналы компьютерных БП и формирует на входе стабилизатора то или иное напряжение поддиапазона. Поскольку при этом схема усложняется, эта опция не показана.

Заключение

Следует заметить, что два компьютерных БП удвоят мощность, а три — утроят. При этом в сравнении с трансформаторным вариантом (на стальном сердечнике) полученная конструкция будет компактнее и легче. Это объясняется тем, что для получения эффективной фильтрации напряжения выпрямителя на низкой стороне при частоте 50 Гц потребуются электролитические конденсаторы в тысячи микрофарад. Если повторять все 6–9 каналов напряжений, которые получаются при использовании двух–трех компьютерных БП, габариты варианта СТ получатся заметно больше.

Важно учесть несколько видов защиты, уже встроенные в компьютерный БП. Иначе их придется либо дополнительно изготавливать, либо без них получится менее надежный блок.  

Также не получится достичь силы тока, характерной для компьютерного БП. Поэтому рекомендуем остановить свой выбор на предложенном регулируемом блоке питания. Поскольку схема его проста, ее можно собрать навесным монтажом. Опорные монтажные колодки при этом размещаются на радиаторе транзистора. Корпус и дизайн БП может быть разнообразным. Он зависит от выбора радиаторов, коммутаторов, амперметра и вольтметра. Поскольку своими руками такое устройство может сделать только умелец с определенным опытом, не имеет смысла навязывать особое мнение.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Регулируемый импульсный источник питания Gophert CPS-3205C с активным PFC

Здравствуйте. Сегодня мы рассмотрим регулируемый источник питания Gophert CPS-3205C. Этот блок питания регулирует выходное напряжение от 0 до 32 Вольт, а также ток от 0 до 5 Ампер. Модель с буковкой «С» — имеет активный PFC на борту. Что это такое, и чем он отличается от других моделей Gophert, которые здесь уже рассматривали и ссылки на обзоры которых, вы найдёте после этого обзора, вы узнаете сегодня. Добро пожаловать под кат.

Заказ был оформлен 27 мая. В тот же день магазин выслал товар, и уже 7 июня я забрал его с почты:

Пакет

Пока в этом году у меня это рекорд по скорости доставки.

В пакете лежала картонная коробочка укутанная во вспененный полиэтилен:

Коробка

Что же мы найдём, открыв её?

Инструкцию на английском языке:

Инструкция

Шнур для подключения к сети:

Обычный компьютерный шнур с «православной» вилкой.

Шнур для подключения к выходу источника питания:

С одной стороны которого «крокодилы», а с другой – «бананы» для подключения к клеммам БП:

Но глядя на этот шнур я стал испытывать смутные сомнения… А так же чувство жалости к коротенькому и дохленькому шнурку, который собрались нагрузить пятью амперами… И прекратив распаковку я занялся исправлением ситуации.

Снимаем изоляцию с «крокодилов» и видим…

… то, что лучше и не видеть. Что бы потом во сне кошмарами не страдать.

Дальше ещё страшнее – откручиваем «бананы»:

И теперь берём нормальный провод:

И делаем нормальный шнур. Нужной длины, и с припаянными «крокодилами» и «бананами»:

Вот теперь можно спокойно приступать к дальнейшей распаковке.

Но прежде давайте посмотрим на характеристики источников питания серии CE. И конкретно Gophert CPS-3205C:

И теперь извлекаем его из коробки:

Импульсный источник питания имеет компактный оребрённый алюминиевый корпус.

С нижней стороны которого расположены четыре резиновые ножки:

На задней стороне корпуса расположены выключатель питания, разъём сетевого шнура и выходные клеммы:

При самодельном шнуре нормальной длины – наличие клемм сзади не является помехой. Вставил — и забыл.

Спереди находятся два четырёхразрядных индикатора. Напряжения и тока. А также переключатель регулировки напряжения или тока, поскольку ручка регулятора у нас всего одна и находится она справа от переключателя. Ставим переключатель в положение V – регулируем ей напряжение, и, соответственно, в положении А – регулируем ток:

Справа от индикаторов находятся 2 светодиода. Зелёный (CV) – режим стабилизации напряжения и красный (СС) – режим стабилизации тока.

Под регулятором расположены две кнопки:

«LOCK» — позволяет заблокировать выставленные вами настройки от случайного вращения регулятора или нажатия кнопки включения/отключения. При этом, рядом с кнопкой загорается красный светодиод. Очень полезная функция.

«ON/OFF» — кнопка включения/отключения выхода Gophert CPS-3205C.

Немного более подробно об этом я расскажу ниже. А пока, перед включением, разберем источник питания и посмотрим, чем же он отличается от ранее рассмотренных.

Для этого открутим четыре винта с задней стороны БП и выдвинем нижнюю крышку:

И вот начинка источника питания. На этом фото я остановлюсь подробнее:

Уважаемый kirich в своём обзоре, на который вы найдёте внизу ссылку, подробно разобрал принцип работы подобного источника CPS-3205. И добавить тут нечего. Принцип действия CPS-3205C не изменился. Да, есть небольшие нюансы по схеме, но здесь присутствует только одно большое отличие от модели без буквы «С». А именно – наличие активного PFC.

Посмотрите на фото. Вверху, правее двух конденсаторов, можно увидеть жёлтый трансформатор, который отсутствует в моделях без буквы «С». В них на этом месте установлено четыре входных конденсатора. А в нашем случае – здесь притаился таинственный активный PFC. )))

Как же расшифровывается эта аббревиатура? Очень просто. PFC (Power Factor Correction) – дословный перевод — коррекция фактора мощности. Или, как говорят – компенсация реактивной мощности. Что же это такое?

Классическая схема выпрямления переменного напряжения состоит из диодного моста и сглаживающих конденсаторов. Ток заряда этих конденсаторов – импульсный. Длительностью, примерно 3 мС. И поэтому ток получается большим. Нагрузив источник питания нагрузкой в 100 Ватт, при напряжении 220 вольт ток составит 1 ампер. А импульсный ток будет в четыре раза больше. Соответственно сети нужно проектировать под большие токи. Особенно, если таких источников много. О производстве говорить не будем. Да и вряд ли у кого дома есть много подобных источников. А если ещё учесть, что мы оплачиваем только активную энергию, то вы, наверное, задались вопросом, а зачем тогда нам вообще нужна эта PFC?

Основное применение PFC – это уменьшение импульсности потребляемого тока. PFC встраивают между диодным мостом и сглаживающими конденсаторами. Он ограничивает ток по амплитуде и растягивает по времени. Активный PFC – это повышающий преобразователь (step up), который стабилизирует напряжение на сглаживающих конденсаторах на уровне выше напряжения питающей сети и приближает форму тока к виду резистивной нагрузки. При этом PFC обеспечивает хорошую фильтрацию помех из электросети. И как следствие сильно уменьшается количество ВЧ помех на выходе. Расширяется диапазон входных напряжений. Даже при заниженном напряжении PFC будет стабилизировать напряжение на сглаживающих конденсаторах. При этом ёмкость самих сглаживающих конденсаторов – можно уменьшить вдвое, что мы тут и наблюдаем, по сравнению с моделью источника питания без буквы «С». Единственный минус активного PFC – это повышение стоимости источника питания.

Но, хватит о PFC, пора двигаться дальше.

Мне очень странно, что приложенные провода для выхода БП – такие «дохлые», ведь внутри применены нормальные провода:

Конденсатор на выходе – имеет меньшую ёмкость, чем в других рассмотренных здесь Gophert’ах:

Входной диодный мост:

Токоизмерительный шунт:

ШИМ контроллер:

И несколько снимков платы более крупным планом:

Пришло время собрать источник питания и включить его в сеть.

После включения выключателя на задней стороне – напряжение на выходе – отключено:

Мне это удобно. Сначала можно проконтролировать установки и при необходимости отрегулировать их, а потом кратковременным нажатием на кнопку «ON/OFF» подать напряжение на выход.

Если кого-то это не устраивает – то зажимаем и держим кнопку «ON/OFF» более двух секунд и на правом индикаторе увидим надпись «dOF»:

Это означает, что после включения БП в сеть, напряжение на выходе будет отсутствовать.

Нажав и подержав эту кнопку ещё раз – мы увидим надпись «dON»:

Теперь, после включения в сеть – на выходе БП сразу появится напряжение.

Максимальное выходное напряжение, которое можно выставить на источнике:

Сначала этот регулятор был очень непривычен для меня. Но потом я понял, что сделано всё довольно удобно. Нажатием на энкодер, а это именно инкрементальный энкодер, мы можем последовательно переключать разряды индикатора, что позволяет быстро выставить необходимое значение.

Проверим напряжение на выходе источника питания. Я проверил наиболее ходовые для меня, а также максимальное напряжение:

Неплохо.

Теперь проверим ток.

Нагрузим выход источника питания автомобильным компрессором, которому для полноценной работы мало тока в 5 А.

Для начала включим встроенный в компрессор светодиодный фонарь. На правом индикаторе отобразится потребляемый им ток:

Проверяем:

У меня не было под рукой мультиметра, который может измерять ток. Поэтому я использовал токоизмерительные клещи:

Включаем компрессор. Источник питания сразу переходит в режим ограничения тока:

Результат хороший.

При желании источник питания легко откалибровать. На Youtube есть видео о калибровке Gophert CPS-3205C:

При увеличении нагрузки форма сигнала на закрытом входе осциллографа изменяется:

Поиграемся ещё немножко. ))

Подключим к источнику питания компьютерный кулер:

Видим, что он потребляет 0,094А.

Уменьшим ток с выхода источника питания ниже этой цифры:

Загорелся красный светодиод «СС» и источник питания перешел из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока.

Подытоживая можно сказать, что импульсный источник питания выполнен качественно, со своей работой справляется хорошо.

Магазин высылает новую версию Gophert CPS-3205C:

В минусы можно отнести комплектный выходной шнур, который лучше сразу выкинуть, оставив, впрочем, «крокодилы» и «бананы», про которые я не могу сказать ничего плохого.

Спасибо за внимание.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

mysku.ru

Простой источник питания с регулируемым напряжением

Привет! Это моя первая инструкция! Все мы окружены электрическими приборами с разными спецификациями. Большинство их них работает напрямую от сети 220 В переменного тока. Но что делать, если вы придумываете какой-либо нестандартный прибор, или выполняете проект, для которого требуется конкретное напряжение, да к тому же и с постоянным током. Поэтому у меня и появилось желание изготовить источник питания, выдающий различное напряжение, и использующий регулятор напряжения lm317 на интегральной схеме.

Что делает источник питания?

Вначале необходимо понять назначение источника питания.
• Он должен преобразовывать переменный ток, полученный из сети переменного тока, в постоянный ток.
• Он должен выдавать напряжение по выбору пользователя, в диапазоне от 2 В до 25 В.

Основные преимущества:
• Недорогой.
• Простой и удобный в применении.
• Универсальный.

Список необходимых компонентов

1. Понижающий трансформатор на 2 А (с 220 В до 24 В).
2. Регулятор напряжения lm317 IC с радиатором теплообменника.
3. Конденсаторы (поляризованные):
2200 микрофарад 50 В;
100 микрофарад 50 В;
1 микрофарада 50 В.
(замечание: номинал напряжения конденсаторов должен быть выше напряжения, подаваемого на их контакты).
4. Конденсатор (неполяризованный): 0.1 микрофарад.
5. Потенциометр 10 кОм.
6. Сопротивление 1 кОм.
7. Вольтметр с ЖК-дисплеем.
8. Плавкий предохранитель 2.5 А.
9. Винтовые зажимы.
10. Соединительный провод с вилкой.
11. Диоды 1n5822.
12. Монтажная плата.

Составление электрической схемы

• В верхней части рисунка трансформатор подключен к сети переменного тока. Он понижает напряжение до 24 В, но при этом ток остается переменным с частотой 50 Гц.
• В нижней половине рисунка показано соединение четырех диодов в мост выпрямителя. Диоды 1n5822 пропускают ток при прямом смещении, и блокируют прохождение тока при обратном смещении. В результате выходное напряжение постоянного тока пульсирует с частотой в 100 Гц.

• На этом рисунке добавлен конденсатор емкостью в 2200 микрофарад, который фильтрует выходной ток и обеспечивает устойчивое напряжение в 24 В постоянного тока.
• На этом этапе можно последовательно включить в схему плавкий предохранитель для обеспечения ее защиты.
• Итак, мы имеем:
1. Понижающий трансформатор переменного тока до 24 В.
2. Преобразователь перемененного тока в пульсирующий постоянный ток с напряжением до 24 В.
3. Отфильтрованный ток для получения чистого и стабильного напряжения 24 В.
• Все это будет подключено к схеме регулятора напряжения lm317, описанной ниже

Введение в Lm317


• Теперь наша задача заключается в управлении выходным напряжением, изменяя его в соответствие с нашими нуждами. Для этого мы используем регулятор напряжения lm317.
• Lm317, как показано на рисунке, имеет 3 контакта. Это контакт регулировки (pin1 — ADJUST), контакт вывода (pin2 — OUNPUT), и контакт ввода (pin3 — INPUT).
• Регулятор lm317 во время работы выделяет тепло, поэтому ему требуется радиатор теплообменника
• Радиатор теплообменника представляет собой металлическую пластину, соединенную с интегральной схемой для рассеивания выделяемого ею тепла в окружающее пространство.

Объяснение схемы подключения Lm317


• Это продолжение предыдущей электрической схемы. Для лучшего понимания, схема подключения lm317 показана здесь подробно.
• Для обеспечения фильтрации на входе рекомендуется использовать конденсатор емкостью в 0.1 микрофарады. Очень желательно не размещать его вблизи основного фильтрующего конденсатора (в нашем случае, это конденсатор емкостью 2200 микрофарад).
• Использование конденсатора в 100 микрофарад рекомендуется для улучшения гашения ряби. Он предотвращает усиление ряби, возникающее при увеличении устанавливаемого напряжения.
• Конденсатор емкостью в 1 микрофараду улучшает переходную характеристику, но не является необходимым для стабилизации напряжения.
• Диоды защиты D1 и D2 (оба — 1n5822) обеспечивают путь разряда с низким импедансом, предотвращая разряд конденсатора в выход регулятора напряжения.
• Сопротивления R1 и R2 нужны для установки выходного напряжения
• На рисунке приведено уравнение управления. Здесь сопротивление R1 равно 1 кОм, а сопротивление R2 (потенциометр с сопротивлением 10 кОм) является переменным. Поэтому получаемое на выходе напряжение, согласно данному аппроксимированному уравнению, задается изменением сопротивления R2.
• При необходимости получить дополнительную информацию по характеристикам lm317 на интегральной схеме, такую информацию найти в Интернете.
• Теперь выходное напряжение можно подключить к вольтметру с ЖК-дисплеем, или можно использовать мультиметр для замера напряжения.
• Замечание: Величины сопротивлений R1 и R2 выбираются из соображений удобства. Другими словами, нет какого-либо твердого правила, которое говорило бы, что сопротивление R1 должно всегда быть 1 кОм, а сопротивление R2 должно быть переменным до 10 кОм. Кроме того, если нужно фиксированное выходное напряжение, то можно установить фиксированное сопротивление R2 вместо переменного. Используя приведенную управляющую формулу, можно выбирать параметры R1 и R2 по своему усмотрению.

Завершение составления электрической схемы

• Окончательная электрическая схема выглядит так, как показано на рисунке.
• Теперь, пользуясь потенциометром (т.е. R2), можно получать требуемое напряжение на выходе.
• На выходе будет получено чистое, свободное от ряби, стабильное и постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной нагрузки.

Пайка печатной платы

• Эта часть работы выполняется «руками».
• Необходимо убедиться, что все компоненты соединены в точности, как показано на электрической схеме.
• На входе и выходе используются винтовые зажимы
• Перед включением изготовленного источника питания в электрическую сеть нужно дважды проверить схему.
• В целях безопасности перед подключением устройства в электрическую сеть необходимо надеть изолированную или резиновую обувь.
• Если все выполнено правильно, то отсутствует вероятность какой-либо опасности. Однако вся ответственность лежит исключительно на вас!
• Окончательная электрическая схема показана выше. (Диоды я припаял с обратной стороны монтажной платы. Простите меня за непрофессиональную пайку!).
Original article in English

sdelaysam-svoimirukami.ru

Регулируемые источники питания на базе микросхем Power Integrations

Основной проблемой при проектировании регулируемых импульсных источников питания является изменение выходных параметров в широких пределах.

С развитием электронной аппаратуры и усложнением автоматических систем управления технологией производства потребовались источники питания с возможностью регулирования (изменения) выходных параметров в широких пределах. Мощность их может быть от сотен милливатт до сотен киловатт.

В данной статье мы рассмотрим несколько вариантов регулируемых импульсных источников питания с выходной мощностью не более 300 Вт, построенных по однотактной обратноходовой схеме (рис. 1).

В настоящее время проектирование источников питания с фиксированными выходными параметрами не составляет особого труда. Как правило, такие источники питания строятся на базе широко известных принципиальных схем.

В маломощных и импульсных преобразователях напряжения средней мощности питание схемы управления обычно организуется через дополнительную обмотку трансформатора, которая рассчитывается на основании величины выходного напряжения или тока. Поэтому иногда возникают сложности с поддержанием заданных выходных параметров источника питания на холостом ходу. Так или иначе эту проблему научились решать: либо используют дополнительный источник питания схемы управления, либо устанавливают на выходе источника дополнительную нагрузку (балластный резистор). Правда, это приводит к ухудшению КПД, но на это часто закрывают глаза в пользу удешевления конструкции. Однако когда мы начинаем изменять уровень выходного напряжения в сторону уменьшения, это приводит к автоматическому снижению напряжения в цепи питания схемы управления.

В системах источников питания с диапазоном регулирования выходного напряжения от 50% до максимума обычно повышают уровень напряжения в обмотке питания схемы управления, а затем устанавливают дополнительный линейный стабилизатор.

На рис. 1 изображена принципиальная схема изолированного DC-DC преобразователя напряжения, по которой строится большая часть импульсных источников питания, производимых во всем мире. В качестве контроллера здесь используется широко известный контроллер UC3842 или его аналоги. Это так называемая дискретная схема. Питание схемы управления осуществляется через обмотку W3. Количество витков подобрано так, чтобы напряжение питания контроллера находилось в пределах 11-14 В при выходном напряжении 12 В.

Если же возникает необходимость обеспечить регулировку выходного напряжения в диапазоне от 6 до 12 В, то можно добавить микросхему, как показано на рис. 2.

Для этого достаточно увеличить количество витков в обмотке W3 и установить дополнительный линейный стабилизатор.

Но если нам потребуется обеспечить регулировку в диапазоне от 10 до 100%, то появляются некоторые сложности. Это происходит из-за того, что с уменьшением (снижением) минимального уровня выходного напряжения приходится сильно завышать напряжение на входе линейного стабилизатора. Также не нужно забывать, что необходимо питать микросхему обратной связи (DA3). А при дальнейшем расширении диапазона регулирования способ питания схемы управления, показанный на рис. 2, становится громоздким и неэффективным с точки зрения КПД.

Следуя тенденциям развития электроники и требованиям, предъявляемым к современным источникам питания крупнейшими мировыми компаниями, которые занимаются производством полупроводниковых элементов, были разработаны мощные микросхемы, предназначенные для построения импульсных источников питания типа DC-DC и AC-DC.

На сегодняшний день выпускается множество типов и семейств таких микросхем, благодаря которым можно строить импульсные преобразователи напряжения с выходной мощностью от сотен милливатт до сотен ватт. Среди крупнейших производителей, занимающих лидирующее место, хотелось бы особо отметить американскую компанию Power Integrations. Несмотря на жесткую конкуренцию среди производителей, почти 10% мирового рынка источников питания занимают источники, построенные на микросхемах этой компании.

На рис. 3 представлен источник питания типа AC-DC, построенного на микросхеме TOP247Y семейства TOP Switch GX.

Данный источник питания с выходной мощностью до 100 Вт работает от сети переменного напряжения 220 В ±25%, 50 Гц. На выходе мы имеем стабилизированное напряжение 12 В с максимальным током 8 А.

Вся схема инвертора реализована на одной микросхеме (DA1). В одном корпусе размещены такие узлы, как: мощный MOSFET полевой транзистор с максимальным напряжением на стоке до 700 В; ШИМ-контроллер; схемы защиты: от короткого замыкания в первичной и вторичной обмотках, от перегрева всего кристалла, от пониженного и повышенного входного напряжения питания; схема программного ограничения максимальной выходной мощности источника питания и схема выбора частоты переключения (66/132 кГц). Все это не только снижает размеры принципиальной схемы, но и существенно повышает технологичность и надежность источника питания.

В этом семействе имеется более мощная микросхема TOP250Y, на которой можно строить источники питания мощностью до 300 Вт.

На рис. 4 приведена схема источника питания AC-DC с регулировкой выходного напряжения в диапазоне от 5 до 15 В.

Читатель может сравнить два технических решения одного и того же источника питания: построенный по дискретной схеме (рис. 2) и на микросхеме от Power Integrations (рис. 4). Обратите внимание на отсутствие дополнительного линейного стабилизатора в цепи питания микросхемы. Благодаря схемотехническому решению, на котором построена микросхема семейства TOP Switch GX, это стало ненужным.

Рассмотрим вариант построения лабораторного импульсного источника питания с диапазоном регулирования выходного напряжения от 0 до 20 В и режимом стабилизации тока по заданному значению. Устройство представляет собой два независимых преобразователя напряжения. Первый — изолированный AC-DC преобразователь напряжения с выходным стабильным фиксированным напряжением 25 В, построенный по однотактной обратноходовой схеме (рис 5).

Второй — неизолированный DC-DC преобразователь напряжения с регулируемым выходным напряжением в диапазоне от 0 до 20 В и максимальным током до 10 А, построенный по схеме понижающего преобразователя напряжения с синхронным выпрямителем (рис. 6).

Такая концепция наиболее предпочтительна для построения именно лабораторных источников питания, так как позволяет не только работать в широком диапазоне токов и напряжений, но и обеспечивать высокую точность выходных параметров.

В конструкции источника питания используются комплектующие известных компаний: Power Integrations, ON-Semiconductor, Panasonic. Как правило, надежность всего устройства обусловлена минимальной надежностью одного или нескольких компонентов. Наименее надежным элементом любого источника питания является электролитический конденсатор. Поэтому по возможности от них стараются избавляться, хоть это и не всегда получается. В данном случае были использованы электролитические конденсаторы Panasonic серии FM-A с низким иммитансом (LowESR), температурным диапазоном от −40 до +105 °С с наработкой без ухудшения параметров до 7000 часов при температуре 105 °С.

Считается, что низкая цена может обеспечить хорошие продажи изделия, особенно это касается российского рынка, где господствуют низкокачественные товары, а производители зачастую используют в своих изделиях дешевую комплектацию неизвестного происхождения. Тем не менее только применение высококачественных комплектующих может гарантировать надежность выпускаемого изделия, рост имиджа компании и успешное продвижение продукции не только на российском, но и мировом рынке.

Автор: Алексей Арбузов
Опубликовано в журнале «Силовая Электроника» № 1/2006

Если появились вопросы после прочтения статьи, задавайте по email [email protected] или телефону 8 800 333-06-05 доб. 273. Компания Макро Групп – официальный дистрибьютор Power Integrations в России.

www.macrogroup.ru

Схема регулируемого блока питания

Содержание:

  1. Источники питания линейного типа
  2. Схема и принцип работы импульсных БП
  3. Регулировка и стабилизация
  4. Плюсы и минусы различных типов устройств
  5. Регулируемый источник питания: как сделать самому
  6. Видео

В процессе разработки и ремонта всевозможных электронных устройств используется различное оборудование. Среди них достаточно востребованной является схема регулируемого блока питания, применяемая во многих вариантах. Эти регулируемые блоки известны как лабораторные источники питания, имеющие большое количество модификаций.

Источники питания линейного типа

Самыми первыми появились линейные блоки питания, которые используются до сих пор и относятся к устройствам с традиционными принципами работы.

Основными конструктивными элементами этих приборов являются понижающий трансформатор и автотрансформатор. Преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется с помощью выпрямителя. В большинстве известных моделей используются выпрямители с одним или четырьмя диодами, соединенными между собой в виде диодного моста.

Некоторые модели могут иметь индивидуальные конструктивные особенности, однако такие схемы используются гораздо реже и предназначены для конкретных ситуаций. В отдельных устройствах цепь дополняется специальным фильтром, установленным сразу за выпрямителем. Сам фильтр представляет собой конденсатор с высокой емкостью. Иногда линейные БП дополняются стабилизаторами тока и напряжения, фильтрами высокочастотных помех и другими элементами.

Среди специалистов, занимающихся ремонтом и обслуживанием электроники и радиотехники, наиболее популярны линейные блоки питания с возможной регулировкой напряжения в пределах от 0 до 30 вольт и силы тока – от 0 до 5 ампер. Как правило, это высокоточные устройства с легкими и тонкими настройками в рамках установленных номиналов. Большинство из них отличается двойным режимом функционирования, когда цифровым индикатором одновременно отображаются значения выходного тока и напряжения. Многие модели обеспечены защитой от токовых перегрузок и коротких замыканий.

Схема и принцип работы импульсных БП

Сегодня все большее предпочтение отдается источникам питания импульсного типа. Принцип действия этих устройств совершенно не такой, как у линейной аппаратуры. В данном случае переменное напряжение сети частотой 50 Гц, преобразуется в напряжение высокой частоты. Оно трансформируется до необходимых параметров, после чего осуществляется его выпрямление и фильтрация.

Непосредственное преобразование выполняется с помощью мощного транзистора, функционирующего в режиме ключа. Совместно с импульсным трансформатором они образуют схему преобразователя высокой частоты. Данное устройство позволяет создавать частоту в диапазоне 20-50 кГц, что в свою очередь дает возможность значительно уменьшить габариты импульсного трансформатора. В результате и сам блок питания становится легким и компактным.

Принцип действия импульсного блока можно рассмотреть на представленной схеме:

  • Вначале напряжение поступает на сетевой фильтр, после чего попадает в выпрямитель. Здесь происходит выпрямление напряжения и фильтрация с помощью конденсатора.
  • Далее через первичную обмотку W1 напряжение поступает в коллектор транзистора VT1, на который воздействует прямоугольный импульс. В результате, транзистор принимает открытое положение и пропускает сквозь себя нарастающий ток.
  • Одновременно такой же самый ток проходит и через первичную обмотку трансформатора, вызывая тем самым возрастание магнитного потока и наведение во вторичной обмотке ЭДС самоиндукции.

Путем изменения продолжительности импульса в сторону увеличения, во вторичной цепи напряжение также будет увеличиваться за счет большего количества отдаваемой энергии. И, наоборот, с уменьшением длительности импульса, наступит снижение напряжения. Подобные манипуляции позволяют отрегулировать и стабилизировать выходное напряжение до нужного уровня. Формирование импульсов и управление ими осуществляется с помощью ШИМ-контроллера.

Регулировка и стабилизация

Для того чтобы стабилизировать выходное напряжение, на ШИМ-контроллер должна поступать информация о необходимых параметрах. Это мероприятие выполняется с использованием цепи обратной связи или слежения.

Данная логическая схема работает следующим образом: при снижении напряжения она увеличивает продолжительность импульса до того момента, пока выходное напряжение не наберет заданные параметры. В случае увеличения напряжения происходит обратный процесс. Таким образом, представленную схему можно считать регулирующим и стабилизирующим элементом.

В импульсных блоках питания цепи слежения могут быть организованы двумя способами – непосредственным и косвенным. Рассмотренный выше способ как раз и относится к первому варианту, поскольку для снятия напряжения обратной связи непосредственно используется вторичный выпрямитель. Для снятия того же самого напряжения, в косвенном варианте слежения, используется дополнительная обмотка импульсного трансформатора.

Плюсы и минусы различных типов устройств

В настоящее время все более широкую популярность завоевывают импульсные устройства, активно вытесняющие с электронного рынка неудобные и громоздкие линейные устройства. Несмотря на это, каждый из данных приборов обладает собственными достоинствами и недостатками.

Импульсные блоки обладают высоким стабилизирующим коэффициентом и КПД. Они отличаются более широким диапазоном входных напряжений и высокой мощностью, сравнительно с линейными приборами. Импульсные устройства совершенно не реагируют на качество подаваемого напряжения и его частоту. Они обладают незначительными габаритами и весом, что делает их очень удобными в транспортировке и эксплуатации. Стоимость таких приборов доступна практически всем потребителям.

Тем не менее, схема регулируемого блока питания импульсного типа имеет ряд заметных недостатков. В первую очередь это импульсные помехи, негативно влияющие на электронную аппаратуру. Сложные схемы делают устройство менее надежным. Из-за этого приборы не всегда удается отремонтировать собственными силами.

Линейные или трансформаторные блоки до сих пор используются благодаря простой и надежной конструкции всех моделей. Они легко поддаются ремонту с помощью недорогих запасных частей, не создают помех в окружающем пространстве.

Падение спроса на эти изделия прежде всего связано с большой массой и габаритными размерами, создающими неудобства при переносе и транспортировке. Сама конструкция отличается высокой металлоемкостью. Стабильность выходного напряжения находится в обратной зависимости с коэффициентом полезного действия устройства.

Благодаря широкому ассортименту, имеется возможность выбора того или иного прибора для конкретных целей. Для использования в определенных условиях специалисты могут самостоятельно изготовить блок питания по заданной схеме со всеми необходимыми параметрами.

Регулируемый источник питания: как сделать самому

Перед сборкой нужно учесть все факторы, которые могут помочь или, наоборот, помешать работе. Любой блок питания состоит из трансформатора, преобразователя, индикатора с амперметром и вольтметром, транзистора и других деталей, без которых прибор не сможет работать. Нужно заранее продумать защиту от сильных и слабых токов во избежание нештатных ситуаций. В случае неправильного подключения, пайки или монтажа аппаратура может просто перегореть.

Типовая схема, приведенная на рисунке, рассчитана для универсального типа сборки и может быть собрана даже начинающим специалистом. Все детали доступны, собираются просто и быстро, дальнейшая настройка несложная.

Готовый прибор должен отвечать определенным требованиям, которые нужно знать заранее. Регулировка и стабилизация на выходе обеспечивается в диапазоне от 3 до 24 вольт, при минимальной токовой нагрузке 2 ампера. Кроме того, предусматривается устройство нерегулируемого выхода на 12 или 24 В с большой нагрузкой по току. Первый выход оборудуется с помощью интегрального стабилизатора, а второй – за диодным мостом, в обход стабилизирующего элемента.

Типовая конструкция состоит из мощного трансформатора, конденсатора, микросхемы стабилизатора, обвязки и других элементов конкретной схемы. Блок питания собирается в установленной последовательности, все действия выполняются в определенном порядке.

electric-220.ru