Трансформаторный блок питания схема: Блок питания трансформаторный. Схема, принцип работы

трансформаторный блок питания

последовательно с нагрузкой. Такое техническое решение дает ряд преимуществ по сравнению с тиристорным регулятором или ЛАТРом, например: не создает помех, проникающих в электросеть, имеет небольшие габариты и массу. Транзисторный регулятор позволяет управлять устройствами как с активной нагрузкой, так и с реактивной. Он к томе относительно прост и не содержит дефицитных деталей. Из недостатков наиболее серьезен один — на регулирующем транзисторе выделяется большое количество тепла, что создает определенные трудности с его отведением. Диодный мост VD1 — VD4 обеспечивает прямой ток через транзистор VT1 при обоих полупериодах сетевого напряжения. Пониженное трансформатором Т1 до 6В сетевое напряжение снимается с его обмотки II. Выпрямляет его диодный блок VD5 и сглаживает конденсатор С1. Переменным резистором R1 регулируют базовый ток транзистора VT1. Резистор R2 — токоограничительный. Диод VD6 предотвращает попадание на базу транзистора VT1 напряжения отрицательной полярности. Выходное напряжение контролируют по вольтметру PU1. Ток нагрузки работающей с таким источником переменного напряжения, зависит от значения управляющего напрядения на базе транзистора VT1. Изменяя это напряжение резистором R1 можно управлять током коллектора транзистора, а следовательно, и током через нагрузку. При крайнем нижнем по схеме положении движка резистора R1 транзистор VT1 оказывается полностью открытым и напряжение на нагрузке будет максимальным. В крайнем же верхнем положении движка этого резистора транзистор будет в закрытом состоянии и ток через нагрузку прекратится.
Трансформатор Т2, питающий источник постоянного напряжения, понижает переменное напряжение сети до 12В. Это напряжение выпрямляет диодный блок VD7, а пульсации напряжения сглаживают конденсаторы С2, С3. Стабилитрон VD8 и резистор R3 образуют параметрический стабилизатор напряжения, а транзистор VT2 усиливает выходную мощность этого источника. напряжение, снимаемое с его выхода, регулируют переменным резистором R4. Конденсатор С4 служит для фильтрации высокочастотных помех при питании от блока устройств на цифровых микросхемах. Выходное напряжение контролируют по вольтметру PU2.
Большую часть деталей блока можно смонтировать на печатной плате из фольгированного материала толщиной 1,5…2мм (рис.7). Мощные диоды VD1 — VD4 устанавливают на плате без теплоотводов. Плату, сетевые трансформаторы Т1, Т2 и транзисторы VT1 и VT2 размещают в пластмассовой или металлической коробке подходящих размеров. Транзисторы устанавливают на теплоотводах с полезной площадью рассеивания для транзистора VT1 — не менее 300см², а для транзистора VT2 — 30см². на лицевой панели блока размещают все органы управления, вольтметры и разъемы, а держатели предохранителя — на задней или одной из боковых стенок. Все необходимые соединения выполняют торезками тонкого монтажного провода в надежной изоляции.
Кроме указанных на схеме, в блоке питания можно использовать транзисторы: VT1 — КТ812А, КТ812Б, КТ824А, КТ824Б, КТ828А, КТ834А — КТ834В, КТ840А, КТ840Б, КТ847А, КТ856А; VT2 — КТ805АМ, КТ807А, КТ807Б, КТ815А — КТ815Г, КТ817А — КТ817Г, КТ819А — КТ819Г. Диоды VD1 — VD4 должны быть рассчитаны на напряжение не менее 250В и ток не менее 1А — например, КД202Ж — КД202С или из серий Д245, Д246, Д247, Д248 с любым буквенным индексом. Выпрямительные блоки VD5 и VD7 — КЦ405 с любым буквенным индексом; диод VD6 — Д237. Стабилитрон VD8 — Д811, Д813, Д814Г.
Оксидные конденсаторы С1 — С3 — К50-6, С4 — малогабаритный керамический КМ-5 или КМ-6. Постоянные резисторы R2, R3 — МЛТ, ОМЛТ, С2-23 или любые другие. Переменный резистор R1 — проволочный на мощность рассеивания не менее 3Вт, например, ППБ3 или ППБ15; R4 — СП, СПО мощностью не менее 0,5Вт. Предохранители FU1, FU2 — ВП1-1. Тумблеры SA1, SA2 — ТВ1-1, ТВ1-2, МТ1, МТД1, Т1 — Т3, Т3-С. Вольтметр PU1 — Ц4201 или любой другой, рассчитанный на измерение переменного напряжения 250…300В, а PU2 — М4231.40 или любой другой вольтметр постоянного тока на напряжение 12…15В. Разъем Х1 — стандартная сетевая вилка, Х2 — сетевая розетка, Х3 — любого типа. Сетевые трансформаторы Т1, Т2 подойдут от кадровой развертки старых телевизоров типа ТВК-70Л2, ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л. В общем, для трансформатора Т1 подойдет любой сетевой с напряжением на вторичной обмотке 5…10В, выдерживающий ток 0,5А, а для трансформатора Т2 подойдет любой сетевой с напряжением на вторичной обмотке 12…18В, выдерживающий такой же ток 0,5А.
Блок питания налаживания не требует. Если при монтаже ошибок не допущено и применены исправные детали, он начинает работать сразу после включения.

Блок питания схема классического источника напряжения УНЧ

Активная колонка и блок питания схема стандартного трансформаторного модуля напряжения для усилителя

Блок питания схема, которая показана ниже, представляет собой источник напряжения для относительно мощного усилителя низкой частоты. Такой БП потребовался мне на замену импульсного источника питания, который был установлен в колонке-мониторе. Проработал он к сожалению недолго и благополучно вышел из строя. После чего я пришел к выводу, что источники питания такого типа уступают по надежности устройствам выполненным на основе силовых трансформаторов.

Подготовка к изготовлению блока питания

Сначала я хотел заняться ремонтом импульсника, но подумав решил, что реанимировать его будет сложнее и дороже, чем изготовить новый трансформаторный блок питания схема которого меня вполне удовлетворяла. К тому же необходимые компоненты для его построения у меня были в наличии. Хотя запчасти были и не новые, а БУ, но вполне работоспособные. Единственное, на что я потратил некоторую сумму денег, так это приобрел для нового блока питания приличный корпус.

Что касается импульсного источника, который был у меня установлен в колонке-мониторе, то почитал на форумах о нем комментарии, где сообщалось, что данная модель инвертора напряжения была изначально неправильно спроектирована.

Поиск причины выхода из строя ИИП

Прежде чем приступать к сборке нового блока питания, я все же решил найти причину, по которой сгорел импульсный ИП. На представленном фото показан вышедший из строя преобразователь, раннее стоявший в активной колонке. Оказалось, что пара резисторов R4 и R3 прилично нагревалась.

Такой нагрев резисторов оказывал тепловое воздействие на электролитические конденсаторы установленные вблизи этих резисторов. В следствии этого, электролит в конденсаторе просто испарился и он перестал работать. Помимо всего прочего сгорели еще IRF840, мощные транзисторы 2N5551 и 2N5401, установленные на выходе конденсаторы тоже сгорели. Также крякнулись выпрямительные диоды и плавкий предохранитель.

Блок питания схема для мощного УНЧ

Новая схема блока питания — представляет собой стандартный двухполупериодный выпрямитель, в данной конструкции вместо мостовых сборок применяются выпрямительные диоды по отдельности с установленными на них емкостными шунтами. В цепи первичной обмотки, задействован обыкновенный сетевой фильтр, конденсатор поставил тот, что был в наличии.

В оригинальном варианте каждая клемма в аудио колонке получает напряжение питания от двух источников: +/- 36v, 1А, обеспечивает питанием микросхему LM3886, с последующей передачей на сабвуфер. Силовой тракт +/- 18v, 1A подается на LM2876, для запитки высокочастотного динамика. Так как я не смог найти требующийся по габаритам тороидальный трансформатор, пришлось поставить два тора.

Характеристики трансформаторов

Эти трансы имеют на выходе следующие значения переменного напряжения: на одном из них вторичная обмотка выполнена в два плеча по ~30v со средней точкой и током 2,5А, а после выпрямления и фильтрации напряжение получается +/- 42v в режиме холостого хода, без нагрузки. Другой трансформатор, также имеет вторичную обмотку с выводом средней точки, но напряжение уже такое: два плеча по ~14v и ток 3,5А, что обеспечивает схему напряжением после выпрямителя +/- 20v при холостом ходе.

Соединительные коннекторы поставил советского производства DIN-5, которые широко использовались в радиотехнике отечественного производства, но исправно служат до сих пор.

Разъемы для питания и светодиоды в акустической колонке я смонтировал на вырезанной из пластика пластине, а затем с внутренней стороны покрыл черной краской.

Акустическая система выдает сейчас очень приличное звучание. Пытался определить разницу в работе относительно импульсного источника питания и стандартного трансформаторного блока в усилителе. Каких либо отличий не заметил, но трансформаторый блок питания надежнее и проще в эксплуатации.

Примечания к конструкции источника питания

— MCI Transformer Corporation

Руководство по применению базового источника питания

Существует четыре основных типа используемых источников питания:

• Нерегулируемый линейный
• Регулируемый линейный
• Феррорезонансный
• Режим переключения

Различия между четырьмя типами включают постоянное выходное напряжение, экономическую эффективность, размер, вес и пульсацию. В этом руководстве объясняется каждый тип питания, описывается принцип работы, а также описываются преимущества и недостатки каждого из них.

1. Нерегулируемый линейный источник питания

Нерегулируемый источник питания состоит из четырех основных компонентов: трансформатора, выпрямителя, фильтрующего конденсатора и стабилизирующего резистора.

Этот тип источника питания из-за его простоты является наименее дорогостоящим и наиболее надежным при низком энергопотреблении. Недостатком является непостоянство выходного напряжения. Она будет меняться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, а пульсации не подходят для электронных приложений. Пульсации можно уменьшить, заменив конденсатор фильтра на фильтр IC (индуктор-конденсатор), но затраты на это изменение сделают использование регулируемого линейного источника питания более экономичным выбором.

2. Регулируемый линейный источник питания

Регулируемый линейный источник питания идентичен нерегулируемому линейному источнику питания, за исключением того, что вместо стабилизирующего резистора используется трехконтактный регулятор.

Регулируемый линейный источник питания решает все проблемы нерегулируемого источника, но не так эффективен, поскольку 3-контактный регулятор будет рассеивать избыточную мощность в виде тепла, которое должно быть учтено в конструкции источника. Выходное напряжение имеет незначительные пульсации, очень малое регулирование нагрузки и высокую надежность, что делает его идеальным выбором для использования в электронных устройствах с низким энергопотреблением.

3. Феррорезонансные источники питания

Феррорезонансный источник питания очень похож на нерегулируемый источник питания, за исключением характеристик феррорезонансного трансформатора.

Феррорезонансный трансформатор обеспечивает постоянное выходное напряжение в широком диапазоне входного напряжения трансформатора. Проблемы с использованием феррорезонансного источника питания заключаются в том, что он очень чувствителен к небольшим изменениям частоты сети и не может быть переключен с 50 Гц на 60 Гц, а также в том, что трансформаторы рассеивают больше тепла, чем обычные трансформаторы. Эти блоки питания тяжелее и будут иметь больше слышимого шума из-за резонанса трансформатора, чем регулируемые линейные блоки питания.

4.

Импульсные источники питания

Импульсный источник питания имеет выпрямитель, фильтрующий конденсатор, последовательный транзистор, стабилизатор, трансформатор, но он более сложен, чем другие источники питания, которые мы обсуждали. Схема ниже представляет собой простую блок-схему и не представляет все компоненты источника питания.

Напряжение переменного тока выпрямляется в нерегулируемое напряжение постоянного тока с помощью последовательного транзистора и регулятора. Этот постоянный ток прерывается до постоянного высокочастотного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размер трансформатора и позволяет использовать гораздо меньший источник питания. Недостатки этого типа источника питания заключаются в том, что все трансформаторы должны изготавливаться на заказ, а сложность источника питания не позволяет использовать его с малой производительностью или экономичными маломощными приложениями.

Цепи выпрямления для регулируемых линейных источников питания

Согласно нашему предыдущему описанию, регулируемый линейный источник питания является наиболее экономичной конструкцией, обеспечивающей меньшую мощность, малую пульсацию и низкое регулирование, которая подходит для электронных приложений. . В этом разделе мы объясним четыре основных схемы выпрямления, которые используются:

• Half Wave
• Полная волна с центральной резьбой
• Полноволновой мост
• Двойной дополнительный

1. Однополупериодные цепи

Поскольку конденсаторный входной фильтр потребляет ток от схемы выпрямления только короткими импульсами, частота импульсов вдвое меньше, чем у двухполупериодной цепи, поэтому пиковый ток этих импульсов настолько велико, что эта схема не рекомендуется для постоянного тока мощностью более 1/2 Вт.

2. Полноволновые цепи с центральным отводом

Двухполупериодный выпрямитель использует одновременно только половину обмотки трансформатора. Номинальный вторичный ток трансформатора должен быть в 1,2 раза больше постоянного тока источника питания. Вторичное напряжение трансформатора должно примерно в 0,8 раза превышать напряжение постоянного тока нерегулируемого источника питания с каждой стороны от центрального отвода, или трансформатор должен быть в 1,6 раза больше В постоянного тока от центрального ответвления.

3. Двухполупериодный мост

Двухполупериодный мостовой выпрямительный контур является наиболее экономичным, поскольку для него требуется трансформатор с меньшей номинальной мощностью, чем для двухполупериодного выпрямителя. В двухполупериодном мосту вся вторичная обмотка трансформатора используется в каждом полупериоде, в отличие от двухполупериодного отвода от центра, который использует только половину вторичной обмотки в каждом полупериоде. Номинальный вторичный ток трансформатора должен быть в 1,8 раза больше постоянного тока источника питания. Вторичное напряжение трансформатора должно примерно в 0,8 раза превышать напряжение постоянного тока нерегулируемого источника питания.

4. Сдвоенный дополнительный выпрямитель

Сдвоенный дополнительный выпрямитель используется для подачи положительного и отрицательного выходного постоянного тока с одинаковым напряжением. В большинстве случаев отрицательный ток значительно меньше, чем требования к положительному току, поэтому отношение напряжения и тока переменного тока к напряжению и току постоянного тока должно быть таким же, как и для двухполупериодного отвода от центра, описанного ранее.

Как выбрать трансформатор

Регулируемый линейный источник питания обеспечивает постоянное выходное напряжение при различных нагрузках, а также изменение входного напряжения. Все наши расчеты для определения правильного трансформатора будут исходить из того, что входное напряжение может варьироваться от 95 до 130 В и не изменять выходное напряжение нашего источника питания.

Формула, используемая для определения напряжения переменного тока, требуемого от трансформатора, выглядит следующим образом:

• В= Выходное напряжение
• Vreg=Падение напряжения регулятора =3В
• Vrec=Падение напряжения на диодах=1,25 В
• Vrip=Пульсация напряжения=10% от В постоянного тока
• Vном=115В
• Влоулайн=95В
• .9=КПД выпрямителя

Мы суммировали все расчеты для трех основных цепей выпрямления в таблице ниже:

Существуют стабилизаторы с малыми потерями, которые имеют падение напряжения 0,5 В вместо 3 В, но в настоящее время они не рассматриваются из-за доступности.

ПРИМЕРЫ:

Пример № 1:

Необходим регулируемый линейный источник питания для 5 В постоянного тока при 1 А постоянного тока с первичным напряжением 115 В или 230 В, и вы не знаете, должен ли он быть двухполупериодным. отводом по центру или полноволновым мостом.

Полноволновой мост
В перем. тока = 1,046 x В пост. тока + 5,23	Iac = Idc x 1,8
В переменного тока = 1,046 x В постоянного тока + 5,23	Iac = 1 х 1,8
В перем. тока = 10,46	Iac = 1,8
ВА = 10,46x 1,8 = 18,83

Пример № 2:

Необходим регулируемый линейный источник питания для 12 В постоянного тока при 250 мА постоянного тока с одним первичным напряжением 115 В и двухполупериодным мостом — это схемы выпрямления, которые вы будете использовать.

При использовании блоков питания убедитесь, что выбранный регулятор имеет достаточный теплоотвод для рассеивания мощности при высокой нагрузке на линию.

Пример №3:

Необходим регулируемый линейный источник питания для ± 15 В постоянного тока при 50 мА с первичным напряжением 115 В.

Давайте теперь посмотрим, как регулятор будет рассеивать тепло в худших условиях высокого напряжения (=130 В) и полной нагрузки. Регулятор рассеивает избыточную мощность в виде тепла. Регулятор имеет только максимальную мощность, которую он может рассеять, прежде чем внутренняя тепловая защита отключит его. Если источник питания 5VDC, 1AMP может работать при 95 В RMS, регулятор должен будет рассеивать 5,95 Вт при максимальной нагрузке при полной нагрузке (см. расчет ниже).

Обычное рассеянное тепло:

Блоки питания Трансформаторы и выпрямители

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• Опишите принципы работы трансформаторов, используемых в основных источниках питания.
• • Первичное и вторичное напряжение.
• • Изоляция.
• Описать принципы выпрямления, используемые в основных источниках питания.
• • Половина волны.
• • Полная волна.
• • Мост.

Трансформатор

Рис. 1.1.1 Типовой входной трансформатор

В базовом источнике питания первичная обмотка входного силового трансформатора подключена к сети (линии). Вторичная обмотка, электромагнитно связанная, но электрически изолированная от первичной, используется для получения переменного напряжения подходящей амплитуды и после дальнейшей обработки блоком питания для управления электронной схемой, которую она должна питать.

Ступень трансформатора должна обеспечивать необходимый ток. Если используется слишком маленький трансформатор, вполне вероятно, что способность источника питания поддерживать полное выходное напряжение при полном выходном токе будет нарушена. При слишком маленьком трансформаторе потери резко возрастут, так как на трансформатор будет возложена полная нагрузка.

Так как трансформатор, вероятно, является наиболее дорогостоящей частью блока питания, необходимо уделить особое внимание соотношению стоимости с вероятным потреблением тока. Также может потребоваться предохранительное устройство, такое как плавкие предохранители для отключения трансформатора в случае перегрева, и электрическая изоляция между первичной и вторичной обмотками для обеспечения электробезопасности.

Выпрямительный каскад

Можно использовать три типа схемы выпрямителя на кремниевых диодах, каждая из которых имеет различное действие в отношении того, как входной переменный ток преобразуется в постоянный. Эти различия проиллюстрированы на рис. от 1.1.2 до 1.1.6

Однополупериодный выпрямитель

Рис. 1.1.2 Однополупериодный выпрямитель

Рис. 1.1.3 Двухполупериодный выпрямитель

Рис. 1.1.4 Мостовой выпрямитель

Рис. 1.1.5 Ток Поток в положительном полупериоде

Рис. 1.1.6 Поток тока в отрицательном полупериоде

Для получения постоянного напряжения от входа переменного тока можно использовать один кремниевый выпрямительный диод, как показано на рис. 1.1.2. Эта система дешева, но подходит только для довольно нетребовательных применений. Напряжение постоянного тока, создаваемое одним диодом, меньше, чем в других системах, что ограничивает эффективность источника питания, а количество пульсаций переменного тока, остающихся в источнике постоянного тока, обычно больше.

Однополупериодный выпрямитель проводит только половину каждого периода входной волны переменного тока, эффективно блокируя другой полупериод, оставляя выходную волну, показанную на рис. 1.1.2. Поскольку среднее значение постоянного тока одного полупериода синусоиды составляет 0,637 от пикового значения, среднее значение постоянного тока всего периода после полупериода выпрямления будет равно 0,637, деленное на 2, поскольку среднее значение каждого чередующегося полупериода, где диод не проводит, конечно будет ноль. Это дает результат:

Впик x 0,318

Это число является приблизительным, так как амплитуда полупериодов, в течение которых диод проводит, также будет уменьшена примерно на 0,6 В из-за прямого падения напряжения (или потенциала прямого перехода) кремниевого выпрямительного диода. Это дополнительное падение напряжения может быть незначительным, когда выпрямляются большие напряжения, но в источниках питания низкого напряжения, где переменный ток от вторичной обмотки сетевого трансформатора может составлять всего несколько вольт, это падение 0,6 В на диодном переходе, возможно, придется компенсировать. для, имея немного более высокое вторичное напряжение трансформатора.

Однополупериодное выпрямление не очень эффективно для получения постоянного тока из входного переменного тока с частотой 50 Гц или 60 Гц. Кроме того, промежутки между выходными импульсами диода 50 или 60 Гц затрудняют удаление пульсаций переменного тока, оставшихся после выпрямления.

Двухполупериодное выпрямление

Если используется трансформатор со вторичной обмоткой с отводом от середины, можно использовать более эффективное двухполупериодное выпрямление. Вторичная обмотка с отводом от центра производит два противофазных выхода, как показано на рис. 1.1.3.

Если каждый из этих выходов является «полупериодным выпрямлением» одним из двух диодов, при этом каждый диод проводит через чередующиеся полупериоды, в каждом цикле возникает два импульса тока вместо одного за цикл при полупериодном выпрямлении. Таким образом, выходная частота двухполупериодного выпрямителя вдвое превышает входную частоту.