интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Лабораторный блок питания с двухступенчатым преобразованием (ШИМ+линейное). Схема линейный блок питания


Блоки питания. Виды и работа. Особенности и применение

Вторичные источники питания являются неотъемлемой частью конструкции любого радиоэлектронного устройства. Они предназначены для того, чтобы преобразовывать переменное или постоянное напряжение электросети или аккумулятора в постоянное или переменное напряжение, требуемое для работы устройства, это блоки питания.

Источники питания бывают не только включены в схему какого-либо устройства, но и могут выполнятся в виде отдельного блока и даже занимать целые цеха электроснабжения.

К блокам питания предъявляется несколько требований. Среди них: высокий КПД, высокое качество выходного напряжения, наличие защит, совместимость с сетью, небольшие размеры и масса и др.

Среди задач блока питания могут числится:

  • Передача электрической мощности с минимумом потерь;
  • Трансформация одного вида напряжения в другое;
  • Формирование частоты отличной от частоты тока источника;
  • Изменение величины напряжения;
  • Стабилизация. Блок питания должен на выходе выдавать стабильный ток и напряжение. Эти параметры не должны превышать или быть ниже определенного предела;
  • Защита от короткого замыкания и других неисправностей в источнике питания, которые могут привести к поломке устройства, которое обеспечивает блок питания;
  • Гальваническая развязка. Метод защиты от протекания выравнивающих и других токов. Такие токи могут приводить к поломкам оборудования и поражать людей.

Но зачастую перед блоками питания в бытовых приборах стоят только две задачи – преобразовывать переменное электрическое напряжение в постоянное и преобразовывать частоту тока электросети.

Среди блоков питания наиболее распространены два типа. Они различаются по конструкции. Это линейные (трансформаторные) и импульсные блоки питания.

Линейные блоки питания

Изначально источники питания изготавливались только в таком виде. Напряжение в них преобразовывается силовым трансформатором. Трансформатор понижает амплитуду синусоидальной гармоники, которая затем выпрямляется диодным мостом (бывают схемы с одним диодом). Диоды преобразуют ток в пульсирующий. А далее пульсирующий ток сглаживается с помощью фильтра на конденсаторе. В конце ток стабилизируется с помощью триода.

Чтобы просто понять, что происходит, представьте себе синусоиду – именно так выглядит форма напряжения, поступающего в наш блок питания. Трансформатор как бы сплющивает эту синусоиду. Диодный мост горизонтально рубит ее пополам и переворачивает нижнюю часть синусоиды наверх. Уже получается постоянное, но все еще пульсирующее напряжение. Фильтр конденсатора доделывает работу и «прижимает» эту синусоиду до такой степени, что получается почти прямая линия, а это и есть постоянный ток. Примерно так, возможно, чересчур просто и грубо, можно описать работу линейного блока питания.

Плюсы и минусы линейных БП

К преимуществам относится простота устройства, его надежность и отсутствие высокочастотных помех в отличие от импульсных аналогов.

К недостаткам можно отнести большой вес и размер, увеличивающиеся пропорционально мощности устройства. Также триоды, идущие в конце схемы и стабилизирующие напряжение снижают КПД устройства. Чем стабильнее напряжение, тем большие его потери будут на выходе.

Импульсные блоки питания

Импульсные БП такой конструкции появились в 60-ых годах прошлого века. Они работают по принципу инвертора. То есть, не только преобразуют постоянное напряжение в переменное, но и меняют его величину. Напряжение из электросети попадая в прибор выпрямляется входным выпрямителем. Затем амплитуда сглаживается входными конденсаторами. Получаются высокочастотные импульсы прямоугольной формы с определенным повторением и длительностью импульса.

Дальнейший путь импульсов зависит от конструкции блока питания:

  1. В блоках с гальванической развязкой импульс попадает в трансформатор.
  2. В БП без развязки импульс идет сразу на выходной фильтр, который срезает нижние частоты.
Импульсный БП с гальванической развязкой

Высокочастотные импульсы из конденсаторов попадают в трансформатор, который отделяет одну электрическую цепь от другой. В этом и заключается суть гальванической развязки. Благодаря высокой частотности сигнала эффективность трансформатора повышается. Это позволяет снизить в импульсных БП массу трансформатора и его размеры, а, следовательно, и всего устройства. В импульсных трансформаторах в качестве сердечника используются ферромагнитные соединения. Это также позволяет снизить габариты устройства.

Конструкция такого типа предполагает преобразование тока в три этапа:

  1. Широтно-импульсный модулятор;
  2. Транзисторный каскад;
  3. Импульсный трансформатор.
Что такое широтно-импульсный модулятор

По-другому этот преобразователь называется ШИМ-контроллер. Его задача состоит в том, чтобы изменять время, в течении которого будет подаваться импульс прямоугольной формы. Модулятор меняет время, в течении которого импульс остается включенным. Он меняет время, в которое импульс не подается. Но частота подачи при этом остается одинаковой.

Как стабилизируется напряжение в импульсных БП

Во всех импульсных БП реализован вид обратной связи, при котором с помощью части выходного напряжения компенсируется влияние входного напряжения на систему. Это позволяет стабилизировать случайные входные и выходные изменения напряжения

В системах с гальванической развязкой для создания отрицательной обратной связи применяются оптроны. В БП без развязки обратная связь реализована делителем напряжения.

Плюсы и минусы импульсных БП

Из плюсов можно выделить меньшую массу и размеры. Высокий КПД, за счет снижения потерь, связанных с процессами перехода в электрических цепях. Меньшая цена в сравнении с линейными БП. Возможность использования одних и тех же БП в разных странах мира, где параметры электросети отличаются между собой. Наличие защиты от короткого замыкания.

Недостатками импульсных БП является их невозможность работы на слишком высоких или слишком низких нагрузках. Не подходят для отдельных видов точных устройств, поскольку создают радиопомехи.

Применение

Линейные БП активно вытесняются их импульсными аналогами. Сейчас линейные БП можно встретить в стиральных машинах, СВЧ-печах, системах отопления.

Импульсные БП применяются почти везде: в компьютерной технике и телевизорах, в медицинской технике, в большинстве бытовых приборов, в оргтехнике.

Похожие темы:

 

electrosam.ru

линейный блок питания 80го уровня

Недавно обозревался лабораторный блок питания на 1 канал и в каментах некоторые вопрошали — а можно ли соединять последовательно или параллельно? Можно! Т.к. в моих обзорах находились те, кто не понимал, что такое телеграфный трансивер и пассивное питание 48в, то для них поясняю. Это блок питания лабораторный для паял 80 уровня. Вам он не нужен. ШОК!!1 Этот бп был куплен на свои деньги. Был куплен в 2009 году на ебее немецком, там его уже нет. Стоил вроде 180 евров или типа того. Вот производитель этой модели www.nbjiuyuan.cn/index.php/product/openwin/id/20/lang/en В продаже есть подобные модели этого же производителя.

Вобщем моя история начиналась с батареек еще при совке. У нас был трикотажный магазин в торце хрущобы нашего квадрата и там бывали батарейки, особенно квадратные. Старые паялы должны знать, насколько дефицитными они были и как не было простых отдельных держателей для круглых батареек, которые не были таким дефицитом, но не годились из-за невозможности присоединить провод.

Потом в книжках я нашел схемы простых регулируемых бп на трансформаторе звука или кадров от теликов. Но эти простые схемы не обеспечивали стабилизации, т.к. у трансформатора не было запаса по мощности и напряжение просаживалось. Так что одним вечером я собрал хорошую схему на трансформаторе от усилителя. Правда ее защита от кз работала плохо и транзистор все равно пробило.

Потом я пользовался АТ блоком питания, он выдерживал кз, но вот провода не замкнулись один раз, а замкнулись много раз и быстро, что было недостаточно для срабатывания защиты и транзисторы опять вылетели. Потом я пользовался бп попроще и вот решил, что наконец-то надо купить хороший, годный бп с защитами и стабилизациями и чтобы был двухполярный.

Представляю вам шедевр китайского блокопитанийстроения — 3х канальный с защитой (ограничением) по току, регулировкой тока, последовательным или параллельным включением 2х каналов и 5в/1а 3й канал.

Чем же крут этот бп по сравнению с другими китайцами? — Высокий кпд за счет переключения вторичных обмоток при регулировке выходного напряжения. На входе регулятора напряжение превышает выходное на несколько вольт, а не подается постоянно максимальное в 35-40 при токе 3-5а, что сделало бы линейный бп печкой.

— По транзистору на 1а выходного тока. Обычно в дешевых бп стоит 1 транзистор на 2-3а и пассивный радиатор, что приводит к выходу из строя этот самый транзистор при кз, т.к. через него течет импульсный прерывистый ток при множественных кз, что собственно и вызвало пробой у меня в самодельных бп. Т.е. страшно не само кз, а прерывистый максимальный ток. Тут этот ток распределяется по транзисторам равномерно.

— Активное охлажение с термовыключателем на радиаторе. Благодаря коммутации вторичных обмоток, на транзисторах выделяется не очень много тепла, как в дешевых бп.

— Возможность соединить последовательно и получить до 60в или же параллельно и получить 6-10а в зависимости от модификации бп. Про модификацию будет отдельно линк в конце.

— Реально мощные трансформаторы соответствующего габарита. Общий вес бп порядка 11кг.

— Каждый канал имеет свой трансформатор и плату управления.

Как работает бп? Схема www.mikrocontroller.net/topic/228595 В нем есть схема компаратора выходного напряжения. Она включает 2 реле коммутации обмоток. На схеме 3 реле, но на плате управления не распаяны соответствующие детали, а на плате транзисторов нет даже места под 3е реле.

Регулировка тока. При нажатии на кнопку CC загорается светодиод и бп переходит в регулируемых режим ограничения тока, т.к. при стабилизации напряжения его ток ограничен подстроечным резистором до 3 или 5 ампер. Китайцы зачем-то намудрили и все усложнили с управлением, когда все это можно было сделать на дешевом контроллере. В данном случае использованы логические элементы для формирования триггера (зашита от дребезга контактов) и регулируемого электронного резистора X9C103WS.

Так же там есть электронные ключи для режимов последовательного или параллельного включения.

Что показывает осциллограф по пульсациям? Пульсации правого канала без нагрузки.

Пульсации с током 5а при напряжении 1.1в.

Выброс при включении в сеть.

Такими выбросами при включении и выключении страдают все китайские бп. Есть немецкие бп, где это устранено, но там цена больше этого, но всего 1 канал и вид кустарный.

БП не имеет входного фильтра вч и в розетке нет нормального заземления (корпус соединен с нулем в розетке). Отсюда такие высокочастотные пульсации.

В целом за столько лет бп отработал без косяков и окупился. Когда мне надо было, я делал 48в для питания телефонов, потом купил для них отдельный бп. Когда надо было большой ток, то соединял параллельно. Для последовательного соединения левый канал + надо соединить с правым -, а питание будет с оставшихся крыйних гнезд.

Показания индикаторов очень точные, сравнимы с настольным мультиметром. Минимальный ток стабилизации 10ма с шагом 10ма, но на самом деле шаг этот не выдерживается. Но в целом светодиоды питать или ограничить ток для проверки схем хватит. По идее там вместо кнопок должен быть второй резистор, но китайцы намудрили. Есть версии бп с резисторами.

Какие минусы? — бросок при включении — нет кнопки отключения нагрузки без выключения из сети — регулировка тока кнопками — жк индикаторы вместо цветных светодиодных — при параллельном включении показывает разный ток — диоды выпрямителя не на радиаторе или даже не синхронный выпрямитель (подумываю о нем)

В целом этот бп уделывает все другие китайские бп, в нем нет программируемых мелкасхем и поэтому его легко ремонтировать. Разве что электронные резисторы может редкие. Если вы паяла 80го уровня, то вам стоит купить его.

Как прокачать этот бп до 5а и сохранить кучу денег?we.easyelectronics.ru/upgrade-repair/bp-na-prokachku.html

Дальше я сделаю обзоры на другие измерительные приборы на моем столе. Так что подписывайтесь, ставьте лайки.

mysku.ru

Лабораторный блок питания с двухступенчатым преобразованием (ШИМ+линейное)

Лабораторный блок питания 0-30В со стабилизацией тока и высоким КПД Не секрет, что одним из самых нужных приборов под рукой любого радиолюбителя является блок питания. От его характеристик, иногда, напрямую зависит работа самого устройства, поэтому он должен отвечать всем требованиям. Основные параметры любого блока питания это напряжение, ток(который может отдать без понижения напряжения на выходе), пульсации, шумы и гармоники, и КПД. В настоящее время стали популярные импульсные БП из-за высокого КПД(70-90%), но у них есть особенности — при изменении тока нагрузки или напряжения на выходе меняется частота/скважность что приводит к выбросу в эфир большого уровня шумов и гармоник. Их невсегда удается задавить фильтрами. У линейного с этими параметрами дела обстоят намного лучше, но у линейного проблема с КПД. КПД у линейного стабилизатора тем ниже, чем меньше напряжение на выходе при том же токе. Например на входе линейного стабилизатора 32В — задание на выходе 5В при токе 1А — Т.к ток в цепи общий -КПД=5Вт/32Вт*100% = 15,6% Т.е. означает что из 32Вт потребленной — 27Вт уйдут на обогрев и порчу стабилизатора.

Мне понадобился нормальный по все характеристикам блок питания, а именно:

  • Защита от КЗ, а еще лучше стабилизация тока(можно заряжать аккумы и нетолько)
  • Регулировка от 0В до максимума — 30В
  • Возможность зделать его двухполярным или просто с независимыми каналами.
  • Поменьше чтобы грелся при больших нагрузках
  • Линейная стабилизация на выходе(всетаки лучше чем ШИМ)
  • Простота сборки и наладки
Я занялся поиском схемы в интернете. Понравились 2-е схемы по отдельности — одна просто ШИМ(MC34063)-Линейник(LM317) а другая стабилизация тока для LM317. Решил их скомбинировать чтобы получить то что надо. Еще переделал смещение на LM317, тем самым увеличив диапазон регулировки от 0В, а не от 1,5В, как в родной схеме.

Схема 1. Блок питания двойного преобразования Принцип работы схемы: 1. Входное напряжение Uвх трансформируется ШИМ-преобразователем DA1 в промежуточное Uпр, которое, в свою очередь, является входным для аналогового стабилизатора DA2. Обратная связь через дифференциальный усилитель DA3 поддерживает необходимое для DA2 падение напряжения (для LM317 — 2,5 В), благодаря чему тепловые потери на DA2 минимальны.Структура БП

и Схема 2.Блок питания со стабилизацией тока

Скомбинировав схемы в одну и просимулировав в Protus-e я получил — Блок питания комбинированный

Добившись работы БП в САПРе я приступил к разработке печатной платы и ее изготовлению. Я использую негативный фоторезист. В Протеусе получилось:Плата в Протеусе

Далее приступил к изготовлению негативного фотошаблона:Фотошаблон Т.к. я подозревал, что прийдется настравивать и подбирать значения резисторов и конденсаторов я решил использовать SMD — их легче монтировать/демонтировать.

Результат изготовления БП:

Низ напаянной платы Транзисторы силовые при проектировке платы вынес в одну линию для установки на радиатор(естественно, что через изолирующие прокладки :) ). При сборке ничего необычного нет, дроссель — от 40 до 600 мкГн, единственное требование — он должен быть рассчитан на ток не менее 5А, а вот при настройке:

Настройка
Налаживание источника питания сводится к установке подстроечным резистором RV1 напряжения 2,5 В между выводами 2 и 3 U2 (при 50-процентной нагрузке). При правильной сборке это не должно вызвать затруднений. Номиналы подобраны. После настройки напряжений желаельно настроить токовую защиту MC34063 — она настраивается шунтовым резистором R1. При напряжении на нем более 120 мВ (среднее значение, определенное опытным путем) вступает в действие внутренний ограничитель ширины импульсов микросхемы U1, превращая ее в источник тока. Этим свойством КР1156ЕУ5(MC34063) можно воспользоваться для ограничения максимального тока нагрузки. Так, например, при сопротивлении этого резистора, равном 0,1 Ом, источник способен выдавать в нагрузку ток до 1,2 А, а при R1 = 1 Ом — только до 120 мА. Естественно до сборки прикиньте, какой ток хотите получить на выходе и из этого расчета пересчитывайте шунт и сетевой трансформатор. Не забывайте что при расчете сетевого трансформатора коэфф. на выпрямление Uвыпр=1.41*Uтранс(II) а ток наоборот при Iнагр = 5А вторичную обмотку трансформатора нужно делать 5*1,5 = 7,5А. Транзистор Q1 можно заменить на IRF3205 — ему не нужен теплоотвод при токе до 1 А.(от автора — я не проверял). Далее приступаем к настройке токоограничения — устанавливаем на максимум сопротивление RV3 а на минимум RV4, устанавливаем напряжение на выходе 4-10В. Подключаем нагрузку 3-4А(желательно с прибором, чтобы колибровать) Плавно увеличивая подстроечник выйти на порог включения светодиода D3. Это будет максимальный ток БП.Если это не настроить — при КЗ может выйти со строя LM317 и ее Q2(КТ818). Сопротивление резисторов RV3-RV4 может изменятся 20к-220К в зависимости от шунта R6. Если защита срабатывает слишком рано — нужно уменьшить R6(шунт) или увеличить RV3-RV4. Если вдруг появляется возбуждение при токоограничении — устанавливается и подбирается конденсатор С6(между 1и3 ногой LM317). Регулировка напряжения — резистор RV2. Им и его обвязкой добиваются нужного диапазона напряжения. При отрицательном смещении ниже 0 все равно не опуститься, но до 0 дойти должен.

Скачать схему с LetitbitСкачать схему с Filesonic

electronics-lab.ru

Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2

Я думаю что некоторые читатели еще помнят мой обзор конструктора для сборки линейного лабораторного блока питания. Плата, несмотря на свои некоторые недоработки, получилась довольно интересной.Когда мне товарищ дал ссылку обозреваемый конструктор, то первая мысль была — да это та же плата, но в реальности все оказалось немного по другому.В общем кому интересна подобная тема и кто хочет узнать как собрать небольшой лабораторный блок питания, прошу под кат.

С обзорами различной бытовой электроники я как то отошел от свой привычной темы блоков питания. Я делал уже много обзоров как на регулируемый, так и на обычные блоки питания.Но пройти мимо этого конструктора я не смог, думаю вы меня поймете.В обзоре будет не только плата для сборки блока питания, а и некоторые дополнительные товары, которые я также осмотрю, покажу и выскажу свое мнение. Часть мне дали в магазине Банггуд для этого обзора, часть куплена у нас в оффлайне.

Так как многие конструкторы уже раньше были в виде разработок энтузиастов, а потом были скопированы китайскими производителями, то я провел небольшое расследование, чтобы узнать «откуда ноги растут» у данного конструктора и кое что нарыл :)

Но давайте будем последовательны, зачем нарушать привычный ход обзора.

Как всегда сначала пару слов об упаковке.Так как товары шли с разных складов, то прислали несколько посылок, лишь только в одной было два товара сразу.Возможно мне показалось, но вроде магазин стал более тщательно упаковывать товары.

Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Если вытрусить все из белой упаковки, то получим некоторое количество пакетиков.Я не стал скромничать и заказал разные товары, но преследующие общую цель, собрать небольшой блок питания.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Для начала конечно плата блока питания. Плата упакована в индивидуальную картонную коробочку, внутри антистатический пакет.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Внутри пакета все просто лежит само по себе и если высыпать на стол содержимое, то будет вот такая кучка.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Вспомнив известную картинку с игрушками в песочнице, привел все в порядок, разложив более аккуратно :)Вот на этой фотографии и становятся заметны первые отличия от предыдущего варианта блока питания. Здесь цифровое управление и соответственно присутствует ЖК дисплей.Кроме того производитель разбил конструкцию на две платы. Одна плата силовая, вторая — управления.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Рассмотрим платы немного внимательнее.Качество изготовления обеих плат отличное, присутствует маска и шелкография с обозначением номиналов установленных элементов, потому схема даже и не нужна, впрочем ее и не дают в комплекте. Материал платы — текстолит, а не дешевый гетинакс, что тоже является большим плюсом хоть для новичка, хоть для опытного радиолюбителя.

Силовая плата.Размеры 84х67мм.Эта плата изначально мне очень напомнила плату из предыдущего обзора. Сначала я даже подумал, что это она и есть, только к ней прикрутили цифровое управление, но на самом деле блоки питания кардинально разные.

Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата управления.Размеры платы немного меньше, 80х56мм.На плате сразу видны места под два энкодера, а также большое количество резисторов.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Так как схемы в комплекте не было, то я начертил свою. Возможно где то мог допустить ошибку, но старался быть максимально точным. Если заметили ошибку, пишите, исправлю.

Изначально планировал разбить схему на составные узлы, но сначала приведу полный вариант.Что удивило:Выходной конденсатор имеет емкость всего 100нФ.Кроме входного, на плате отсутствуют электролитические конденсаторы.Экономные китайские инженеры поставили параллельно контактам термореле конденсатор.

Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Как я писал в самом начале, схема не является чем то новым, потому был найден и оригинал.Схема обозреваемой платы несколько доработана и изменена, но все равно можно увидеть что принципиально они почти одинаковые.Схема была найдена здесь и здесь, причем даже с исходниками. Кроме того в оригинале устройство даже поддерживает работу с компьютером, но эта функция не проверялась.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Схемное решение устройства очень простое. «Сердцем» является микроконтроллер, к которому подключен ЦАП (цифро аналоговый преобразователь) в виде R2R матрицы.Меняя код на выходе микроконтроллера мы можем получать изменяемое постоянное напряжение на выходе. Такие ЦАПы просты, но требуют большого количества выходов микроконтроллера, так как каждый разряд требует отдельного выхода, а чем больше разрядов, тем больше точность установки выходного напряжения.В данном устройстве реализован 10 бит ЦАП, т.е. можно получить 1024 уровня напряжения.Применительно к данному БП можно получить дискретность установки напряжения 0,027 Вольта и тока 0,002 Ампера. На самом деле регулировка позволяет выставлять напряжение с дискретностью 0.1 Вольта, а ток 0.01 Ампера. В большинстве ситуаций этого хватает.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2А вот ключевое отличие содержится не в том, как формируется напряжение для регулировки, а как происходит обратная связь.Дело в том, что чаще всего микроконтроллер выдает опорное напряжение, которое потом сравнивается с реальным при помощи операционного усилителя и в итоге мы получаем стабилизированное напряжение или ток.Опорное напряжение при этом формируется чаще всего при помощи ШИМ с интегрированием (усреднением) на конденсаторе.Но в таком варианте надо 2 ЦАП, один для тока, второй для напряжения. А так как разработчик решил применить другой принцип формирования, то два ЦАП с R2R матрицей просто не вышло бы. Собственно потому сравнением также занимается микроконтроллер.Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2Такой способ регулирования обычно медленнее, чем более привычный с применением операционного усилителя. Но разработчик применил свое программное решение, где есть два цикла работы, быстрый и медленный.Как я понимаю, быстрый цикл работает работает более грубо, чтобы обеспечить скорость, а медленный потом устанавливает напряжение более точно.Так как я не программист, то пишу как понял. возможно знающие люди смогут понять больше из приведенной программы и описания — ссылка.Плата-конструктор регулируемого блока пит

www.kirich.blog

Мощный линейный источник питания — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости ➔

При ремонте, испытаниях и настройке электротехнических устройств, потребляющих от источника питания относительно большой ток, необходим соответствующий регулируемый источник питания, способный продолжительное время отдавать в нагрузку требуемую мощность.

Когда по каким-то причинам нежелательно или невозмож­но использовать источник питания с импульсным стабилиза­тором напряжения, то можно применить мощный источник питания с линейным компенсационным стабилизатором на­пряжения.

На рис.1 показана принципиальная схема компактного мощного источника питания, способного отдавать ток в на­грузку до 6 А. На рис.1 цепи, по которым протекает боль­шой ток, выделены жирными линиями. Выходное регулируе­мое стабилизированное однополярное напряжение +5...+24 В и нестабилизированное напряжение 23 В или 29 В при том же максимальном постоянном токе нагрузки. Работает уст­ройство следующим образом. Напряжение сети переменно­го тока 220 В/50 Гц поступает на первичную обмотку пони­жающего трансформатора Т1 через плавкий предохранитель FU1, замкнутые контакты выключателя питания SA1 и дву­хобмоточный дроссель L1. Варистор RU1 защищает устрой­ство от повышенного напряжения сети. При кратковремен­ных всплесках напряжения, например, во время грозы, из­быток энергии варистор может поглотить без собственного разрушения. При относительно длительном повышенном на­пряжении сети, например обрыв нулевого провода в трёх­фазной сети 380 В, варистор пробивается, плавкий предо­хранитель FU1 перегорает.

Рис. 1

Рис. 1

Мостовой выпрямитель напряжения переменного тока ре­ализован на мощных выпрямительных диодах VD2-VD5. На­пряжение переменного тока на него поступает с вторичных обмоток понижающего трансформатора. От перегрузки источ­ник питания защищён полимерными самовосстанавливающимися предохранителями FU2, FU3. Источник питания может работать в двух режимах максимального тока нагрузки: 3 А и 6 А. Режим работы переключается с помощью слаботочной кнопки SA2 и электромагнитного реле К1, мощные контакты которого коммутируют предохранитель FU3. При наличии двух самовосстанавливающихся предохранителей на разный ток - 3 А и 5...6 А - целесообразно не подключать второй самовосстанавливающийся предохранитель параллельно первому, а переключать их. Свечение светодиода HL1 обозначает, что источник питания работает в режиме максимального тока нагрузки «6 А». Пульсации выпрямленного напряжения сгла­живают оксидные конденсаторы С11-С13, С17. Выходное на­пряжение мостового выпрямителя +23 В или +29 В.

На резисторе R12, неполярном оксидном конденсаторе С10 и диодах VD6, VD7 собран второй выпрямитель напряжения постоянного тока с удвоением, выходное напряжение которо­го суммируется с выходным напряжением мостового выпря­мителя VD2-VD5. Выходное напряжение второго диодного выпрямителя +40 В или +52 В относительно общего провода.

Стабилизатор выходного напряжения собран на регули­руемом стабилитроне DA1 (типа TL431), транзисторном генераторе стабильного тока VT1 и VT2 и эмиттерном по­вторителе VT3-VT6 и вспомогательных элементах для этих узлов. Генератор стабильного тока на биполярных транзи­сторах VT1 и VT2 позволяет «удержать» рассеиваемую регулируемым стабилитроном DA1 мощность на допустимом уровне при широком изменении напряжения стабилизации DA1 и изменении в широком диапазоне напряжения на об­кладках конденсатора С16. Рабочий ток DA1 составляет око­ло 2 мА и почти не зависит от напряжений на выходах вы­прямителей и установленном рабочем напряжении DA1. Кон­денсатор С2 и резистор R4 предотвращают самовозбужде­ние DA1.

Выходное стабилизированное напряжение на конденса­торах С4, С9 и, соответственно, разъеме XS1 зависит от со­отношения суммарного сопротивления резисторов R7-R9 к сопротивлению резистора R6. Чем больше суммарное сопротивление R7-R9, тем выше выходное стабилизированное напряжение источника питания.

Для повышения надёжности стабилизатора напряжения мощные кремниевые биполярные транзисторы VT5, VT6 вклю­чены параллельно через токовыравнивающие резисторы R16, R17 и R13, R14. Светящийся светодиод HL3 означает, что источник питания включен в сеть 220 В/50 Гц. Светодиод HL2 светится при наличии напряжения на выходе стабилизатора. Для контроля уровня выходного стабилизированного напря­жения используется стрелочный вольтметр PV1.

Для уменьшения рассеивания транзисторами VT5, VT6 мощ­ности и повышения КПД линейного стабилизатора использу­ется автоматическое переключение обмоток понижающего трансформатора Т1. Когда выходное напряжение стабилиза­тора не превышает 13 В, стабилитрон VD8 и транзисторы VT7, VT8 закрыты, выпрямитель VD2-VD5 через замкнутые контак­ты реле К2.1 подключен к выводам 4 и 6' вторичной обмот­ки Т1. Когда напряжение на выходе стабилизатора устанав­ливают более 13,2... 13,5 В, стабилитрон VD8 и транзисторы VT7, VT8 открываются, контакты реле К2.1 переключаются, в результате чего с выводов вторичной обмотки 4 и 4' на вы­прямители будет поступать повышенное напряжение перемен­ного тока, о чём будет сигнализировать светящийся светоди­од HL4. Транзисторы VT7, VT8 работают в триггерном режи­ме, положительную обратную связь по постоянному току обес­печивает резистор R30, гистерезис триггера - около 0,3 В.

Источник питания имеет стрелочный индикатор потреб­ляемого нагрузкой тока, выполненный на микроамперметре РА1, проволочном резисторе - датчике тока R24 и токоог­раничительных резисторах R23, R25. Резистор R25 подклю­чается параллельно катушке микроамперметра в режиме ра­боты источника питания «6 А». Диод VD11 защищает микро­амперметр при всплесках потребляемого нагрузкой тока.

Для охлаждения элементов конструкции осуществляется принудительная вентиляция корпуса с помощью «компью­терного» вентилятора М1, установленного на задней стенке корпуса, работающего на выброс тёплого воздуха из корпу­са ИП. Поскольку конструкция изначально предназначена для питания мощных нагрузок, принудительное воздушное охлаж­дение встроенным в корпус вентилятором осуществляется не­прерывно. Электровентилятор и узлы управления электро­магнитными реле питаются от относительно маломощного па­раметрического стабилизатора напряжения постоянного то­ка +11,2 В, выполненного на элементах R26, R32, VD9, VD10 и мощном составном транзисторе VT9. Резистор R26 умень­шает рассеиваемую VT9 мощность, повышая надёжность это­го стабилизатора.

Конструкция и детали

Узлы регулятора стабилизированного напряжения, пере­ключателя обмоток Т1 и выпрямитель напряжения на R12, С10, VD6, VD7, С14, R29, С16 смонтированы на небольшой монтажной плате (рис.2). Мощные диоды мостового выпря­мителя и шунтирующие их плёночные конденсаторы С5-С8 смонтированы на дюралюминиевых теплоотводах (рис.3). Ком­поновка узлов в корпусе источника питания показана на рис.4.

Рис. 2

Рис. 2

Постоянные резисторы можно применить типов С1-4, С2-23. С2-33, МЛТ, РПМ соответствующей мощности. Переменные резисторы R8, R9 любые однооборотные непроволочные хо­рошего качества с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота токосъёмного контакта, например, СП3-33-32, СП3-12, СП3-30, или аналогичные импортные. При выборе переменных резисторов учитывайте, что при плохом контак­те токосъёмника с резистивным слоем произойдёт почти мо­ментальный рост выходного напряжения до максимально воз­можного, например, около 28 В. Резисторы R16, R17, R24 - самодельные проволочные. Они представляют собой около 25 см монтажного провода без изоляции с сечением по ме­ди около 0,5 мм2, намотанных на керамических или стек­лянных трубках. Витки проволоки скреплены силикатным клеем. Дисковый варистор MYG20-431 можно заменить MYG20-471, FNR-20K431, FNR-20K471, GNR20D431K.

Рис. 3

Рис. 3

Оксидные конденсаторы типов К50-24, К50-29, К50-35, К50-68 или импортные аналоги. Неполярный оксидный кон­денсатор С10 импортный. Его можно заменить сборкой из двух обычных полярных конденсаторов емкостью по 470 мкФ 50 В, включенных встречно-последовательно, и двух шунти­рующих эти конденсаторы диодов MUR120. Конденсаторы С5-С8 могут быть плёночными или керамическими на рабо­чее напряжение от 50 В и ёмкостью от 0,01 мкФ, например, К73-15А, К73-9.

Рис. 4

Рис. 4

Диод 1N4148 можно заменить 1N914, 1SS176S, любым из серий КД503, КД510, КД521. Вместо диодов MUR120 мож­но установить любые из серий 1N4001-1N4007, UF4001-UF4007, КДЮ5, КД209, КД243, КД247. Мощные ди­оды КД206Б можно заменить четырьмя диодами из серий КД206, КД213, 2Д213 или Д243А, Д244А, или одним импорт­ным мощным выпрямительным мостом из серий КВРС1001-КВРС1010, МВ151-МВ158, BR151-BR158. Мощ­ные диоды или применённый вместо них готовый диодный мост устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод, при необхо­димости, используют изолирующие прокладки. Стабилитрон 1N4740A можно заменить BZV55C-10, BZV55C-11, TZMC-10, TZMC-11, КС211Ж, Д814Г1. Вместо стабилитрона 1N4742A можно установить TZMC-12, Д814Д, Д814Д1, КС512А, 2С512А. Регулируемый стабилитрон TL431 можно заменить AZ431, LM431, выполненным в трёхвыводном корпусе ТО-92. Све­тодиоды любого типа общего применения непрерывного свечения без встроенных резисторов, например, из серий L-1503, КИП Д-40, КИПД-66.

Транзисторы КТ814Г можно заменить КТ816Г, КТ639Д, КТ644Б, 2SA1013, 2SA931. Вместо транзистора 2SC945 мож­но применить любой из серий SS9014, SS9013, 2SC2710, КТ312, КТ315, КТ645, КТ3102. Транзистор 2SB698 заменяем 2SA928, любыми из КТ814, КТ816, КТ639, КТ644, КТ6115, 2SA1013, 2SA931. Вместо транзистора 2SC2331 можно ус­тановить 2SC2383, КТ683Д, КТ683Е, КТ646В, КТ817Г2. Тран­зистор 2SC3746 можно заменить КТ805ДМ, КТ817Г2, КТ683Е; этот транзистор устанавливается на небольшой дюралюмини­евый теплоотвод (рис.2). Транзисторы 2Т808А можно заме­нить КТ808АМ-КТ808ГМ, 2Т819А-2Т819В, 2N3055A, MJ15015, 2SC4131, 2SC1610. Транзисторы VT5, VT6 должны иметь оди­наковый или близкий коэффициент передачи тока базы. По­дойдут экземпляры, имеющие h3-|3 не менее 40 при токе кол­лектора 1 А, при напряжении коллектор-эмиттер 5 В и тем­пературе корпуса 35...50°С. Эти транзисторы устанавливают на общий большой дюралюминиевый теплоотвод, размеры которого зависят от конструктивных особенностей корпуса ус­тройства, эффективности принудительного и естественного воздушного охлаждения и максимальной мощности, рассеи­ваемой транзисторами VT5, VT6. Желательно, чтобы систе­ма охлаждения ИП удерживала температуру корпуса транс­форматора и дюралюминиевых теплоотводов для VT4-VT6, VD2-VD5 не более 55...60°С при максимальном токе на­грузки 6 А и минимальном установленном выходном напря­жении мощного стабилизатора. При использовании на месте VT5, VT6 транзисторов в металлическом корпусе или в ме­таллопластмассовом с неизолированным теплоотводящим фланцем желательно изолировать радиатор от металлическо­го корпуса конструкции, а не транзисторы от радиатора. Мощ­ный составной транзистор 2SC3987 имеет изолированный корпус, закреплён на нижней железной крышке металличес­кого корпуса источника питания. Его можно заменить любым составным из серий КТ829, КТ8131. Для установки этих тран­зисторов на металлический корпус ИП применяют изолиру­ющие прокладки. Мощные транзисторы и диоды устанавли­вают на теплоотводах с применением теплопроводной пасты КПТ-8. Вместо трехступенчатого составного транзистора VT3-VT6 можно применить два одинаковых мощных полевых транзистора, включенных параллельно, например, IRFP130. Затвор-исток полевых транзисторов должен быть защищён стабилитроном, например, TZMC-12. При заменах транзисто­ров следует учитывать различия в цоколёвках выводов и ти­пах корпусов.

Электромагнитное реле К1 любое малогабаритное с об­моткой на 12 В со свободно разомкнутыми двумя группами контактов, рассчитанными на ток не менее 8 А, например, типов 894-2Ah2-F-C, RP920123. На месте электромагнитно­го реле К2 можно применить малогабаритные реле с одной группой переключаемых контактов, например, RAS-1215, 899В-1CH-F-C. Такие и подобные реле обычно применяются в ав­томобильных сигнализациях, источниках бесперебойного пи­тания, импортных кинескопных компьютерных мониторах. Кон­такты применённых экземпляров реле должны уверенно пе­реключаться при напряжении на выводах обмотки 10 В по­стоянного тока. Для конструкции желательно применить ти­пы электромагнитных реле, обмотка которых имеет сопротивление более 270 Ом. Держатель плавкого предо­хранителя ДВП7, ДВП4 или аналогичный. Полимерные самовосстанавливающиеся предохранители на номинальный ра­бочий ток 3 А типа MF-R300, LP60-300; на ток 6 А подойдёт LP30-600. Понижающий трансформатор типа ТС150-1. Такой трансформатор способен обеспечить ток нагрузки 6 А при выходном напряжении стабилизатора до 20 В при сетевом напряжении 220 В. При замене биполярных транзисторов VT3-VT6 полевыми - до 22 В. Подойдёт любой силовой транс­форматор с габаритной мощностью 150...200 Вт, вторичные обмотки которого рассчитаны на требуемые напряжения и ток. Вольтметр PV1 типа М2001/1 со встроенным токоограничительным резистором (вместо R15) и готовой заводской шкалой на 30 В. Микроамперметр РА1 типа М2001 с готовой заводской шкалой на 3 А. Двухобмоточный дроссель L1 ти­па B82724-J2222-N2 фирмы Siemens можно заменить любым подобным с обмотками индуктивностью от 100 мкГн, рас­считанными на ток нагрузки от 1 А, например, от фильтра питания старого кинескопного телевизора.

Источник питания собран в компактном корпусе разме­рами 225x177x80 мм. Корпус был изготовлен из металличе­ской крышки VHS видеоплеера Funai, распиленной «болгар­кой» пополам. Передняя и задняя стенки корпуса изготовле­ны из пластмассы. В нижней крышке под трансформатором и теплоотводами для выпрямительного моста и транзисто­ров VT5, VT6 просверлены дополнительные вентиляционные отверстия диаметром 4 мм. Нижняя крышка усилена метал­лическими рёбрами жёсткости, к ней же прикручены рези­новые ножки высотой 10 мм. Сильноточные цепи должны быть выполнены монтажным проводом с сечением не ме­нее 1,3 мм2. Компактный корпус при сборке этой конструк­ции вызвал большие трудности по компоновке узлов. Необ­ходимо было не только где-то разместить крупногабаритные детали, но и обеспечить хорошую циркуляцию воздуха внут­ри корпуса. На рис.4 видно, что большую часть объёма за­нимают понижающий трансформатор, радиаторы для выпря­мительного моста и мощных транзисторов и вольтметр с ам­перметром. Конденсаторы фильтра выпрямленного напряжения размещены между вольтметром и трансформатором на боковой стенке корпуса и под вольтметром.

На рис.4 реле К2 видно чуть правее вольтметра на бо­ковой крышке. Реле К1 видно на задней крышке рядом с вен­тилятором. Дроссель L1 и варистор видны вверху справа от трансформатора. Конденсатор С9 находится под ампермет­ром. Транзистор VT9 закреплён на нижней крышке между амперметром и большим ребристым теплоотводом. Монтаж­ная плата с рис.2 установлена вертикально параллельно теп­лоотводу мостового диодного выпрямителя. Самовосстанавливающиеся предохранители закреплены на каркасе транс­форматора. Если вы в своей конструкции увеличите разме­ры корпуса хотя бы на 50%, то это значительно облегчит ваш труд. Перед тем, как подбирать или изготавливать корпус кон­струкции, выберите понижающий трансформатор и от его га­баритов и формы планируйте размеры корпуса ИП. При экс­плуатации устройства учитывайте, что при повышенной тем­пературе внутри корпуса самовосстанавливающиеся предо­хранители будут более «чутко» реагировать на перегрузку по току в цепи нагрузки - это положительный эффект, позволя­ющий уменьшить вероятность повреждения элементов ИП от повышенной температуры. Не устанавливайте самовосста­навливающиеся предохранители на пути воздушного потока от вентилятора.

Если вы ранее изготовили конструкцию [1], то её можно дополнить узлом стабилизации напряжения, рассмотренным выше в этой статье, при необходимости, внеся в схему кор­ректировки под требуемые параметры гибридного источника питания. Конструкцию можно дополнить аварийным сигна­лизатором, собранным по схеме [2], что повысит удобство её эксплуатации.

Литература

  1. Бутов А.Л. Мощный источник питания АБК-11 -18-5 // Электрик. - 2011. - №10. - С.50-52.
  2. Бутов А.Л. Сигнализатор аварийных режимов работы источника питания // Электрик. - 2011. - №3. - С.58-60.

Автор: А.Л. Бутов, с. Курба, Ярославской обл.

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

1.Линейный блок питания с комплексной защитой

Линейные стабилизаторы относятся к типу интегральных и являются самыми распространенными среди стабилизирующих устройств. Их регулируемый элемент может быть включен параллельно или последовательно с нагрузкой. В зависимости от входного напряжения и тока, который потребляет нагрузка, он способен уменьшать или увеличивать сопротивление, сохраняя при этом постоянное напряжение на выходе.

Принципиальная схема блока питания с линейным стабилизатором напряжения и комплексной защитой изображена на рисунке 1. [1].

Рисунок 1 Линейный блок питания с комплексной защитой

Принцип работы данного блока питания состоит в следующем. С вторичной обмотки сетевого трансформатора Т1 переменное напряжение поступает на выпрямительный мост VD1. Интервалы выходного напряжения переключают перемычкой S1: в левом по схеме положении — 1,5... 15 В; в правом — 1,2...30 В. Конденсаторы С1— С4 уменьшают мультипликативную помеху. Выпрямленное напряжение, сглаженное конденсаторами С6—С9, поступает на входы основного и дополнительного стабилизаторов, которые собраны на микросхемах DA3 и DA1, включенных по типовой схеме . Для увеличения выходного тока основного стабилизатора применены регулирующие транзисторы VT1—VT4, в эмиттерных цепях которых установлены токовыравнивающие резисторы R9—R12. Диоды VD2, VD3, VD10 и VD11 — защитные. Выходное напряжение основного и дополнительного стабилизаторов регулируют сдвоенным переменным резистором R2. Резистором R3 устанавливают минимальное превышение напряжения дополнительного стабилизатора над напряжением основного, что необходимо для правильной работы узла защиты.

Напряжение на выходе блока питания измеряют вольтметром PV1, а выходной ток — амперметром РА1.

Для повышения стабильности работы узел защиты по току питают от стабилизатора DA2. Резистором R4 регулируют ток в основной обмотке 1 —2 герконового реле К1, в результате чего изменяется ток срабатывания по дополнительной обмотке 3—4. Если выходной ток БП превысит установленное значение, реле К1 сработает, контактами К1 1 включит реле К2 и самоблокируется через диод VD8. Реле К2 сработает и контактами К2.1 отключит основной стабилизатор от выпрямителя. При этом цвет свечения светодиода HL1 изменится с зеленого на красный и включится звуковая сигнализация (звуковой излучатель НА1 с встроенным генератором). Звуковую сигнализацию можно отключить выключателем SA3. После устранения причины срабатывания защиты по току БП возвращают в исходное состояние, нажимая на кнопку SB1 "Сброс". Диоды VD7 и VD9 ограничивают напряжение самоиндукции обмоток реле К1 и К2.

В узле сравнения напряжений основного и дополнительного стабилизаторов применена тиристорная оптопара U1. Напряжения стабилизаторов подают на излучающий диод оптопары, который в исходном состоянии закрыт. Если напряжение на выходе основного стабилизатора по каким-либо причинам увеличится, тиристор оптопары откроется, что приведет к срабатыванию защиты, как описано выше. Диоды VD4—VD6 защищают излучающий диод оптопары от перегрузки, а резистор R8 ограничивает ток.

Тепловая защита выполнена на термовыключателях SF1 и SF2. Выключатель SF1 срабатывает, если температура теплоотвода достигла 50 °С, и включает электродвигатель вентилятора М1. Если же температура теплоотвода продолжает увеличиваться, при 60 °С сработает выключатель SF2, что приведет к включению защиты. Электродвигатель вентилятора М1 можно принудительно включить выключателем SA2.

Основной элемент, определяющий электрические параметры и габариты БП, — сетевой трансформатор Т1. Применяется готовый стержневой трансформатор с габаритной мощностью примерно 600 Вт, имеющий вторичную обмотку с выходным напряжением 30 В со средним выводом. В БП можно использовать любой трансформатор с необходимыми характеристиками.

Диодный мост МВ351 (VD1) заменим любым выпрямителем серии MB или КВРС. В крайнем случае, мост можно собрать из отдельных диодов, обеспечивающих необходимый ток нагрузки.

Переключатель интервалов выходного напряжения S1 выполнен из трех приборных клемм, соединяемых перемычкой.

Стабилизаторы КР142ЕН22А заменимы любыми из этой серии или импортными аналогами серий SD1083 DV1083, LT1083, SD1084, DV1084, LT1084, а стабилизатор КР142ЕН8Б — импортным аналогом 7812.

Реле К1 — РЭС-55Б исполнения РС4.569.600-00 (паспорт РС4.569.626). Подойдут также реле исполнений РС4.569.600-05 (паспорт РС4.569.631), РС4.569.600-01 (паспорт РС4.569.627) и РС4.569.600-06 (паспорт РС4.569.632). Если реле не срабатывает при напряжении 12 В, напряжение стабилизатора DA2 необходимо увеличить до надежного срабатывания реле (с запасом в 1,5...2 В), включив между выводом 2 микросхемы и общим проводом один-два маломощных кремниевых диода. Вывод корпуса реле удаляют. На корпус реле наматывают дополнительную обмотку проводом ПЭТВ (ПЭВ). При выборе диаметра провода следует ориентироваться на плотность тока 10 А/мм. Обмотку фиксируют термоусадочной трубкой. Расчетное сопротивление обмотки составляет 0,006 Ом, падение напряжения при токе 15 А — 0,09 В, максимальная рассеиваемая мощность — 1,35 Вт. Реле К2 — автомобильное 90.3747-01, способное коммутировать ток до 30 А. Термовыключатели SF1 и SF2 — РБ5-2 с температурой срабатывания 60 °С, ранее широко применявшиеся в ЕС ЭВМ. Один выключатель отрегулирован на температуру срабатывания 50 °С. Термовыключатели можно заменить импортными В1009 на соответствующую температуру, но поскольку их контакты размыкающие, их необходимо включать через инверторы. Электродвигатель М1 — вентилятор, применяемый для охлаждения блоков питания компьютеров IBM.

Светодиод АЛС331А (HL1) допустимо заменить импортным двуцветным или любыми двумя одноцветными (соответственно красным и зеленым). Транзисторы КТ818ГМ (VT1—VT4) заменимы мощными р-n-р транзисторами с максимальной рассеиваемой мощностью не менее 100 Вт, например, из серий КТ825, КТ865, КТ8102.

Резисторы R9—R12 — С5-16МВ мощностью 2 Вт. Их можно заменить самодельными, изготовленными из нихромовой проволоки диаметром 0,8... 1 мм. Можно обойтись и без этих резисторов, если подобрать транзисторы по равенству токов коллекторов при равных напряжениях база—эмиттер.

Из соображений надежности применены проволочные переменные резисторы ППЗ-45 (R2, R4) и подстроечные многооборотные резисторы СП5-ЗВ (R3, R5, R13, R17), однако их можно заменить любыми. Диоды КД522А (VD3—VD8, VD11) заменимы любыми кремниевыми маломощными, а диоды КД258А (VD2, VD9, VD10) — любыми с максимальным током не менее 1 А.

Для измерения напряжения и тока использованы измерительные головки М4203 сопротивлением 500 Ом с током полного отклонения 1 мА. Применение других измерительных головок потребует пересчета сопротивления резисторов R13, R16, R17.

Конденсаторы С6—С9 — К50-37, но допустимо применить любые другие. Следует помнить, что их суммарная емкость должна быть не менее 2000 мкФ на каждый ампер тока нагрузки, а номинальное напряжение превышать выходное напряжение выпрямителя при максимальном питающем сетевом напряжении.

Конденсаторы С5, СЮ—С12, С14 — танталовые К52-1, К52-2 и К53-1А. В случае применения оксидных алюминиевых конденсаторов их емкость следует увеличить в несколько раз. Остальные конденсаторы — любые керамические.

Выключатель SA1 — Т2 или другой, рассчитанный на ток не менее 3 А. Выключатели SA2, SA3 — МТ1, кнопка SB1 — КМ-1, но их можно заменить любыми другими.

Вместо тиристорной оптопары АОУ103А допустимо применить любую оптопару из серии АОУ115.

Основные технические характеристики рассматриваемого блока питания:

Интервалы регулирования выходного напряжения, В ………….…………….……..…1,2...30

Максимальный ток нагрузки, А…………………………………………………….................15

Коэффициент стабилизации по напряжению, не менее ........................................................100

Уровень пульсаций при выходном напряжении 12В и токе нагрузки 10А, мВ,...................30

Интервал регулирования тока срабатывания защиты, А ................................................0,5...15

Превышение выходного напряжения, при котором срабатывает защита, В….......................2

Температура включения вентилятора охлаждения, °С............................................................50

Температура срабатывания тепловой защиты, °С....................................................................60

studfiles.net

Вторичные источники питания электронных устройств. Часть первая

На свете есть столь серьезные вещи, что говорить о них можно только шутя.

Нильс бор

  1. Введение
  2. Первичные источники
  3. Вторичные источники
  4. Линейные источники
  5. Импульсные источники
  6. Полезная литература

Введение

Источники питания, которые вы используете для подключения ноутбука к сети 220В, к примеру, называются вторичными источниками питания. Вторичными они называются потому, что первичным источником питания будет генератор на электростанции, который вырабатывает ток, текущий по городским электросетям или химический элемент питания. Все источники питания можно грубо разделить так, как показано на диаграмме ниже.

Первичные источники питания 

Первичные источники питания − это преобразователи неэлектрических видов энергии в электрическую. Например, ГЭС, ветрогенераторы, солнечные панели, химические источники тока, аккумуляторы, бензогенераторы и т.д. Первичными источниками занимаются в основном энергетики и производители всяких аккумуляторов. Мне они не сильно интересны, к примеру. Или интересны... Да, солнечные и геотермальные источники энергии мне интересны!

Вторичные источники питания

Вторичные же источники питания сами по себе не производят электроэнергию, они просто её преобразуют. Например, источник питания ноутбука преобразовывает переменное напряжение 220В в постоянное напряжение 19.2В.

Вторичные источники требуются, чтобы обеспечить устройствам заданные параметры напряжения, тока, пульсаций напряжения питания, частоты. Мы же не льем нефть в бензобак? Так и электронные устройства удобней и безопасней питать правильно.

Линейные источники питания

Так они называются за счет принципа работы. Дело в том, что регулирование выходного напряженния в них непрерывное, т.е. линейное. Эти источники питания появились в мире первыми. И строятся по классической схеме: трансформатор, выпрямитель, фильтр, стабилизатор:

На блок-схеме изображен стабилизированный линейный источник питания. Это значит, что он построен таким образом, чтобы поддерживать заданное напряжение, даже если прибор, подключенный к нему, будет кушать от него ток то 1А, то 5А.

А есть ещё нестабилизированные линейные источники питания. Если закрыть рукой на блок-схеме прямоугольник "стабилизатор", то получится именно такой ИП. Вот в нём при разной нагрузке напряжение на его выходе может слегка (ил в особо плоих случаях совсем не слегка) изменяться (обычно оно уменьшается).

Трансформатор понижает напряжение сети до требуемого, затем выпрямитель из обычного переменного напряжения делает пульсирующее напряжение, которое затем сглаживается фильтром до состояния постоянного, а стабилизатор используется для того, чтобы поддерживать напряжение на нагрузке в требуемых нагрузкой пределах. К примеру, нагрузка питается напряжением в 10В +/- 0.2В -- тут уже нужен очень хороший источник питания с хорошей стабилизацией.

Преимущества

Их достаточно просто изготовить в домашних условиях, с хорошим фильтром выдают напряжение питания с малым уровнем пульсаций и соответственно не мешают работать устройствам, которые от них питаются. А также гальваническая развязка от сети. 

Недостатки

Низкий КПД, который падает с ростом потребления тока. Дело в том, что чем больше потребляет устройство от линейного источника, тем сильнее в нем нагреваются регулирующие элементы (обычно либо транзисторы, либо специализированные микросхемы-стабилизаторы), а значит в атмосферу улетает прорва энергии в форме тепла. Другой минус линейных источников питания - вес. Хороший мощный трансформатор весит как гиря и имеет приличные габариты, да и цена у него достойная веса.

Ипульсные источники питания

Или иначе ИИП. Эти источники работают принципиально иначе чем линейные источники питания. При этом они могут при меньших габаритах питать значительно большие нагрузки. Принцип их работы основывается на ШИМ (широтно-импульсной модуляции). 

Сначала в ИИП входное напряжение преобразуется в постоянное, а затем постоянное напряжение преобразуется в импульсы, идущие с определённой частотой и скважностью, а потом на трансформатор (для гальванической развязки сети и нагрузки) или сразу на нагрузку без всякой развязки.

На блок-схеме видно, что ИИП сложней устроены, чем линейные источники питания. Но их также всё еще можно собрать в домашних условиях. Или вообще переделать блок питания ATX PC. В сети полно таких примеров. 

Преимущества 

Малый вес, хороший КПД (до 90-98%), малые размеры. Обладает меньшей стоимостью, если сравнивать ИИП и линейный источник одинаковых характеристик. ИИП вокруг нас везде: зарядки мобильных телефонов, блоки питания компьютеров и ноутбуков, ламп, светодиодных лет и прочих устройств.

Недостатки

Часто не имеют гальванической развязки от сети. Являются источниками высокочастотных помех, которые полностью устранить практические невозможно. Так же поговаривают, что есть ограничение на минимальную мощность нагрузки. Дело в том, что при нагрузке меньше требуемой ИИП может просто не запуститься. 

В следующей части я хочу показать конкретные примеры схематики источников питания, а может быть даже будем пошагово создавать линейный или импульсный источник питания. Добавляй запись в закладки (Ctrl+D) и подписывайся на рассылку!)

Что ещё почитать?

  • Ревич. Занимательная электроника (главы про источники питания)
  • Борисов. Энциклопедия юного радиолюбителя (главы про источники питания)
  • Белопольский. Источники питания радиоустройств
  • Санджай Маниктала. Импульсные источники питания от A до Z
  • Семенов. Силовая электроника (импульсная)
  • Раймонд Мэк. Импульсные источники питания
  • Москатов Е.А. Источники питания
  • Ефимов И.П. Источники питания РЭА 
  • Микросхемы для линейных источников питания и их применение (справочник)
  • Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование
  • Гейтенко. Источники вторичного электропитания

mp16.ru


Каталог товаров
    .