Самый простой импульсный блок питания своими руками: Простой импульсный блок питания на 15 Вт

Содержание

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

В этой статье ЭлектроВести расскажут вам как сделать простейший блок питания и выпрямитель.

Выпрямитель - это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

  • Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
  • Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения - амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов

.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что Служба безопасности Украины обнаружила в режимных помещениях Южно-Украинской атомной электростанции компьютерную технику, которая использовалась для майнинга криптовалют. По данным следствия, из-за несанкционированного размещения компьютерной техники произошло разглашение сведений о физической защите атомной электростанции, что является государственной тайной. К майнингу криптовалют, возможно, были причастны служащие части Национальной гвардии Украины, охраняющие АЭС.

По материалам: electrik.info.

Импульсный блок питания своими руками

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

КАК РАБОТАЕТ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Принцип работы импульсного блока питания заключается в ряде последовательных преобразований питающего напряжения:

  • выпрямление входного напряжения;
  • инвертирование, то есть, генерация сигнала с частотой от десятков до сотен килогерц;
  • трансформация высокочастотных импульсов до требуемого уровня;
  • выпрямление и фильтрация полученного напряжения.

Цепочка преобразований в описании принципа работы импульсного блока питания выглядит достаточно громоздкой и даже лишённой смысла. Однако нужно учесть что в данной схеме преобразуется напряжение, частота которого в отдельных моделях составляет 200 кГц (а не 50 Гц, как в трансформаторных источниках питания).

Трансформаторы, которые работают на высоких частотах, называют импульсными. Обычно они используют магнитопровод тороидальной формы (в виде бублика) небольшого размера. Это позволило уменьшить вес и габариты блока той же мощности более чем на порядок.

Тор обычно изготавливается штамповкой из пермаллоя — сплава, состоящего из железа и никеля, магнитопровод же низкочастотного трансформатора набирается из тонких пластин электротехнической стали.

Принцип инверторного преобразования дает возможность создать сверхминиатюрные аппараты электродуговой сварки, работа которых возможна от обычной бытовой розетки, способные сваривать металл до 10 мм толщиной, легко переносимые в небольшой сумке с плечевым ремнём.

Базовые принципы, на которых основано устройство импульсного блока питания не новы, всё находится в рамках давно устоявшихся представлений об электричестве. Что же мешало создать их раньше? Причина в технологии.

Главными электронными компонентами инверторного преобразователя импульсного блока являются элементы схемы, способные работать с высокими частотой и напряжением и большими токовыми нагрузками.

Раньше, компонентов, отвечающих этим требованиям, просто не существовало. Настоящий прорыв в развитии и распространении инверторных технологий произошёл после того, как мировым производителям электроники удалось наладить массовое производство мощных IGBT – транзисторов, а также полевых транзисторов по технологии MOSFET.

Они отличаются очень малым значением тока управления, что обеспечивает высокий КПД блока.

Кроме мощных транзисторных ключей, инвертор содержит времязадающие цепочки, генерирующие высокочастотные сигналы управления транзисторами.

Применение в этом качестве цифровых микросхем ШИМ – контроллеров позволяет ещё более миниатюризировать электронную часть. Контроллер широтно импульсного модулирования формирует прямоугольные периодические импульсы. В целом схемотехнически импульсные блоки питания относительно просты.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счёт обратной связи этого параметра с задающими цепями ШИМ – контроллера

Принцип работы обратной связи — при отклонении уровня контролируемого параметра на выходе от номинального значения происходит изменение скважности импульсов, формируемых контроллером.. Скважностью импульсов называется безразмерная величина, равная отношению периода чередования этих импульсов к их длительности

Таким образом, скважность изменяется от 0 до 1.

Скважностью импульсов называется безразмерная величина, равная отношению периода чередования этих импульсов к их длительности. Таким образом, скважность изменяется от 0 до 1.. Увеличение уровня выходного напряжения вызывает снижение скважности и наоборот, то есть, имеет место отрицательная обратная связь

Скважность, задаваемая контроллером, определяет режим работы ключевых транзисторов. Чем выше значение скважности, тем большую часть периода транзистор открыт, и тем больше среднее значение напряжение за период.

Увеличение уровня выходного напряжения вызывает снижение скважности и наоборот, то есть, имеет место отрицательная обратная связь. Скважность, задаваемая контроллером, определяет режим работы ключевых транзисторов

Чем выше значение скважности, тем большую часть периода транзистор открыт, и тем больше среднее значение напряжение за период.

Описанный принцип стабилизации обеспечивает работу блока питания в очень широком диапазоне изменения питающего напряжения. Резюмируя сказанное, преимущества импульсных блоков питания таковы:

  • малые габариты и вес по сравнению с трансформаторными источниками питания;
  • схемотехническая простота, обусловленная применением интегральных электронных компонентов;
  • возможность работы в широком диапазоне изменения значений входного напряжения.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Импульсный блок питания состоит из следующих элементов:

  • входной выпрямитель;
  • блок конденсаторов;
  • схема управления;
  • выходные ключи;
  • импульсный трансформатор;
  • вторичные (выходные) стабилизаторы и фильтры.

За счет того, что входное напряжение сначала преобразуется в постоянное, а затем обратно в переменное, точнее, в импульсы высокой частоты, импульсный высокочастотный трансформатор имеет очень малые габариты. Трансформатор преобразует высокочастотное переменное напряжение, поступающее от мощных транзисторных выходных ключей, которые, в свою очередь управляются широтно-импульсным (ШИМ) контроллером.

Такое название схема управления получила из-за того, что изменяя частоту и ширину (длительность) импульсов, можно регулировать время открытия ключевых транзисторов, изменяя, таким образом, значение выходного напряжения.

На ШИМ — контроллер (обычно это одна специализированная микросхема), поступает напряжение обратной связи с выхода блока питания или иные управляющие сигналы. Таким образом можно получить любые алгоритмы стабилизации выходного напряжения.

Стоит отметить, что наибольшей сложностью обладают устройства, которые предназначены для формирования нескольких значений напряжения на выходе с высокими требованиями к стабильности каждого из них. Как пример можно назвать блоки питания персональных компьютеров, телевизоров и других сложных устройств.

Такие блоки питания, как зарядные устройства для мобильных телефонов или иных маломощных гаджетов содержат малогабаритные специализированные микросхемы, в которых уже интегрированы все необходимые элементы. Такие блоки содержат минимум деталей и ремонтируются только энтузиастами, поскольку стоимость отдельных элементов порой сравнима со стоимостью нового зарядного устройства.

Часто производители бытовой техники вообще не предусматривают ремонт, выполняя корпус устройства неразборным или заливая печатную плату вместе с элементами специальным компаундом.

Высокий уровень помех импульсных устройств обусловлен тем, что управляющие импульсы высокой частоты имеют практически прямоугольную форму и поэтому имеют высокий уровень гармонических составляющих в большом диапазоне частот. Мощные транзисторы в момент переключения также становятся сильными источниками электромагнитного излучения. Для снижения помех схемы обычно дополняются помехоподавляющими цепями и заключаются в экранирующий корпус.

Малые габариты устройства и наличие схемы управления позволяют дополнить схемотехнику самыми различными схемами контроля как входного, так и любых выходных цепей, включая программное управление характеристиками.

Импульсный источник питания

Еще один пример использования конфигурируемых логических ячеек совместно со встроенными компараторами.
Таймер TMR периодически устанавливает RS-триггер и открывает силовой транзистор. Ток начинает течь через индуктивность, напряжение на резисторе R1 линейно увеличивается. При достижении напряжения на R1 порогового значения срабатывает компаратор COMP1 и сбрасывает триггер, транзистор закрывается. Ток через индуктивность не может прерваться мгновенно, поэтому ток начинает течь через диод D1 и заряжает выходной конденсатор. По срабатыванию таймера триггер снова устанавливается и процесс повторяется.

Рис.17a. Простейший импульсный источник питания.

На рисунке приведена схема повышающего источника, но для других топологий (см. рис. 17b) работа схемы будет аналогичной, поэтому выходной каскад далее рисовать не буду.

схемаописание
повышающий
понижающий
Sepic

Рис.17b. Различные топологии импульсных источников питания

Приведенная на рис. 17a схема выполняет функцию преобразования энергии и работает по пиковому значению тока в индуктивности. Можно ввести еще контур регулирования выходного напряжения. Наиболее просто сделать гистерезисное управление: когда напряжение на выходе ниже нормы – происходит накачка источника, когда напряжение выше – выдача управляющих импульсов на силовой транзистор блокируется.

Рис.17c. ИИП с гистерезисным управлением

Включение силового транзистора будет генерировать помеху, которая может приводить к преждевременному срабатыванию компаратора COMP1. Для избавления от этого можно включить RC-фильтр в цепь между R1 и компаратором, а можно добавить рассматриваемый ранее блок бланкирования (формирование импульса по фронту, см. рис 8а, или рис. 14а), который после включения транзистора будет блокировать сброс триггера на короткий интервал времени.

Рис.17d. Помеха при коммутации силового ключа

Рис.17e. ИИП с гистерезисным управлением и бланкированием помехи переключения.

Элементы U1 и U2 можно привести к реализации на элементах ИЛИ и отнести к входу CLC1, тогда вся логическая часть схемы реализуется на трех ячейках CLC (обычно в микроконтроллерах Microchip имеется 4 ячейки).
Все что на схеме изображено левее силового ключа – находится внутри микроконтроллера, связи периферийных модулей так же осуществляются внутри кристалла микроконтроллера. Напряжения порогов Ref и Ref1 могут задаваться встроенными источниками опорного напряжения или ЦАП. Таким образом, импульсный источник питания с регулируемым выходным напряжением можно реализовать на периферийных модулях микроконтроллера. После первоначального конфигурирования схема будет работать полностью аппаратно без необходимости участия ядра в поддержании функции преобразователя. Ядро может заниматься интерфейсными задачами, индикации контроля и др.

Вообще, для построения импульсных источников питания в новых семействах PIC16F17xx микроконтроллеров Microchip есть дополнительные аналоговые (операционные усилители) и специализированные периферийные модули: модули пилообразной компенсации (Slope Compensation) и программируемый рамп-генератор (Programmable Ramp Generator, PRG), операционные усилители, модуль формирования комплементарных выходных сигналов (COG), HLT таймера. Но об этих частях ПНЯ постараемся рассказать в следующий раз.

Периферия независимая от ядра интересна сама по себе, но наибольшую пользу может принести возможность синтеза функциональных блоков, т.е. совместное использование нескольких периферийных модулей для решения конкретных задач. В этом случае тактовая частота, быстродействие и разрядность ядра уходят на второй план – аппаратная часть выполняет специализированные функции, а ядро занимается программной поддержкой работы изделия.

Изготовление трансформатора

Так как у нас кольцо, скорее всего грани его будут под углом 90 градусов, и если провод мотать прямо на кольцо, возможно повреждение лаковой изоляции, и как следствие межвитковое КЗ и тому подобное. Дабы исключить этот момент, грани можно аккуратно спилить напильником, или же обмотать Х/Б изолентой. После этого можно мотать первичку.

После того как намотали, еще раз заматываем изолентой кольцо с первичной обмоткой.

Затем сверху мотаем вторичную обмотку, правда тут чуть сложней.

Как видно в программе, вторичная обмотка имеет 6+6 витков, и 6 жил. То есть, нам нужно намотать две обмотки по 6 витков 6 жилами провода 0,63 (можно выбрать, предварительно написав в поле с желаемым диаметром провода). Или еще проще, нужно намотать 1 обмотку, 6 витков 6 жилами, а потом еще раз такую же. Что бы сделать этот процесс проще, можно, и даже нужно мотать в две шины (шина-6 жил одной обмотки), так мы избегаем перекоса по напряжению (хотя он может быть, но маленький, и часто не критичный).

По желанию, вторичную обмотку можно изолировать, но не обязательно. Теперь после этого припаиваем трансформатор первичной обмоткой к плате, вторичную к выпрямителю, а выпрямитель у меня использован однополярный со средней точкой.

Расход меди конечно больше, но меньше потерей (соответственно меньше нагрева), и можно использовать всего одну диодную сборку с БП АТХ отслуживший свой срок, или просто нерабочий. Первое включение обязательно проводим с включённой в разрыв питания от сети лампочкой, в моем случае просто вытащил предохранитель, и в его гнездо отлично вставляется вилка от лампы.

Если лампа вспыхнула и погасла, это нормально, так как зарядился сетевой конденсатор, но у меня данного явления не было, либо из-за термистора, или из-за того, что я временно поставил конденсатор всего на 82 мкФ, а может все месте обеспечивает плавный пуск. В итоге если никаких неполадок нету, можно включать в сеть ИИП. У меня при нагрузке 5-10 А, ниже 12 В не просаживалось, то что нужно для питания авто усилителей!

ПРИМЕНЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ

Источники вторичного напряжения инверторного типа используются повсеместно, как в быту, так и в промышленной технике. Перечень устройств и бытовых приборов, в которых реализована схема электропитания, работающая по принципу инверторного преобразователя:

  • все виды компьютерной техники;
  • телевизионная и звуковоспроизводящая аппаратура;
  • пылесосы, стиральные машины, кухонная техника;
  • источники бесперебойного электроснабжения различного назначения;
  • системы видеонаблюдения, комплексы охранной сигнализации.

Исполнение инверторных источников зависит от условий эксплуатации и назначения. Блоки питания, встроенные в электроприбор, выполняются бескорпусными. Они могут располагаться внутри основного изделия на отдельной плате, или быть интегрированы в общую плату электроприбора.

Существуют источники электропитания для автономного применения, к ним могут подключаться различные потребители. Примером могут служить зарядные устройства, источники электропитания систем видеонаблюдения, охранной и пожарной сигнализации. Такие блоки питания размещаются в отдельном корпусе и комплектуются штекерами и проводами для подключения.

  *  *  *

2014-2020 г.г. Все права защищены.Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Оцените статью:

Импульсный блок питания - схема, устройство, принцип работы, фото, видео-инструкция как сделать импульсный блок питания своими руками

Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 630 Опубликовано

Импульсные блоки питания на 12В сегодня все чаще применяются в быту. С их помощью заряжаются различные виды аккумуляторных батарей, реализуются некоторые виды освещения, даже бесперебойное электрическое питания для компьютерных и других сетей. Конечно, самый простой способ обзавестись необходимым импульсным блоком питания – это купить его в магазине. К примеру, импульсный блок питания на tl494.

Внутреннее устройство импульсного блока питания на 12в

Но нас интересует возможность собрать этот прибор своими руками. Итак, импульсный блок питания – схема, детализация и рекомендации по его сборке.

Если рассматривать структурную схему, то состоит она из четырех элементов:

  • Сетевой выпрямитель.
  • Высокочастотный преобразователь.
  • Выпрямитель напряжения.
  • Система управления.

Структура блока питания показана на нижнем рисунке.

Структура блока питания

Итак, какие функции выполняет каждый из этих элементов. Сетевой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. То есть, происходит сглаживание пульсации напряжения. Высокочастотный преобразователь, наоборот, преобразует постоянное напряжение в переменное. При этом форма импульсов становится, во-первых, прямоугольной, во-вторых, с необходимой амплитудой.

Выпрямитель напряжения частично сглаживает напряжение. Кстати, в некоторых блоках питания этот элемент отсутствует, электрический ток поступает сразу на сглаживающий фильтр, который своим выходом соединяется с нагрузкой. На схеме показано, что система управления связана и с высокочастотным преобразователем, и с выпрямителем напряжения. Все дело в том, что управление ВЧП происходит за счет обратной связи с выпрямителем.

Эта структурная схема простого импульсного блока питания на 12В, кстати, имеет большое количество критиков, которые уверяют, что коэффициент полезного ее действия достаточно мал. В принципе, так оно и есть, но если правильно подойти к подбору всех элементов, если правильно провести расчеты, то импульсные блоки питания этого типа будут обладать КПД не ниже 90%. А это уже кое-что, да и значит.

Схема миниатюрный блок питания

Принципиальные схемы

Итак, в основе сборки импульсного блока питания лежит не только принципиальная схема, а точнее, ее обоснованный выбор, но и выбор ее основных элементов. В принципе, в данном случае необходимо точно подобрать два элемента:

  • Высокочастотный преобразователь.
  • Выпрямитель напряжения.

О них и пойдет речь.

Высокочастотный преобразователь

По сути, это длинное название можно заменить коротким – инвертор. Он бывает одно- или двухтактным, в котором используется импульсный трансформатор. Вот несколько схем этого элемента:

Схема высокочастотного преобразователя

Самая простая схема, в которой установлен только трансформатор, однотактная (первая позиция). Именно простота создает некоторые недостатки:

  • Необходима установка трансформатора большого размера, потому что этот прибор действует по частной петле гистерезиса.
  • Чтобы мощность тока на выходе была большой, надо увеличить его импульсную амплитуду.

Поэтому данная схема чаще всего применяется в блоках питания для маломощных приборов, где влияние этих недостатков не будет сказываться на работе самого прибора.

Вторая позиция – это схема двухтактная, которая носит название пушпульная. Здесь нет недостатков однотактной, но и у нее есть свои минусы: повышенные требования к максимальному значению напряжения ключей и более сложная конструкция самого трансформатора.

Схема блока питания компьютера

Третья позиция – двухтактная полумостовая. По сути, это предыдущая модель только с упрощенным трансформатором. Именно этот критерий стал основой импульсных источников питания, которые используются для электрических приборов мощностью не больше 3 кВт.

Четвертая позиция – мостовой импульсный блок питания. В нем увеличено количество силовых ключей в два раза, что дает возможность увеличить мощность. А этой выгодно и с технической точки зрения, и с экономической.

Выбор трансформатора

Импульсный блок питания, а точнее сказать, его мощность, будет зависеть от выбранного вида трансформаторного сердечника. Для источников питания до 1 кВт устанавливается трансформатор с ферритовым сердечником.

Внимание! Необходимо помнить, что в трансформаторах с ферритовым сердечником происходят большие потери напряжения, если его частота будет приближаться к 100 Гц.

Выпрямитель напряжения

Существует три основные схемы выпрямления напряжения номиналом 220 вольт.

  • Однополупериодная.
  • Двухполупериодная.
  • Нулевая или, как и предыдущая, только со средней точкой.

Первая схема самая простая, в которой используется минимальное количество полупроводниковых элементов. Единственный ее минус – это высокая пульсация напряжения на выходе. Хотя можно было бы добавить и небольшой коэффициент выпрямления (0,45), поэтому, используя эту схему, придется устанавливать мощный фильтр.

Нулевая является обладателем высокого коэффициента выпрямления – 0,9. Правда, при этом необходимо увеличить число диодов выпрямления практически в два раза. Недостаток – наличие сетевого трансформатора. То есть, его габаритные размеры мало связаны с понятием малогабаритных приборов, тем более, когда это касается импульсного блока питания.

Третья позиция – это одно и то же, что и вторая, только без трансформатора. Его заменяет емкостной фильтр, который имеет свой недостаток – это высокий импульс выходного тока. Правда, данный недостаток не критичен.

Принцип работы импульсного блока питания

Заключение по теме

Как видите, принципиальная схема для импульсных блоков питания имеет несколько разновидностей. Но чтобы каждая из них работала корректно, необходимо правильно подобрать ее составляющие. Конечно, все это не так просто как может показаться на первый взгляд, но если принять во внимание наши рекомендации, то можно самостоятельно собрать небольшой мощности блок, к примеру, для освещения помещений LED-лампами.

Импульсные блоки питания своими руками схемы

Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов.

Построить блок питания будет ненамного сложнее, чем прочитать эту статью. И уж точно, это будет проще, чем найти низкочастотный трансформатор подходящей мощности и перемотать его вторичные обмотки под свои нужды.

Вступление.

В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.

Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.

А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания.

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. 🙂 Проверено на практике.

Здесь подробно рассказано, как произвести самые простые расчёты импульсного трансформатора, а так же, как его правильно намотать… чтобы не пришлось подсчитывать витки. 🙂

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мыльниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью 20 Ватт.

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.

Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60ºC, а транзисторов – 42ºC. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.

На картинке действующая модель БП.

Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт. Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц. Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц Температура трансформатора – 60ºС Температура транзисторов – 42ºС

Блок питания мощностью 100 Ватт.

Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.

Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.

Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз бо’льшие предельно-допустимые токи.

Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!

На чертеже изображено соединение транзистора с радиатором охлаждения в разрезе.

  1. Винт М2,5.
  2. Шайба М2,5.
  3. Шайба изоляционная М2,5 – стеклотекстолит, текстолит, гетинакс.
  4. Корпус транзистора.
  5. Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
  6. Прокладка – слюда, керамика, фторопласт и т.д.
  7. Радиатор охлаждения.

А это действующий стоваттный импульсный блок питания.

Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.

Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.

Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.

Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.

Температура транзисторов – 75ºC.

Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см².

Температура дросселя TV1 – 45ºC.

TV2 – 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)

Выпрямитель.

Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовая схема.

2. Схема с нулевой точкой.

Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.

Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ватт.

100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.

100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности. 🙂

В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.

При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку между исследуемым ИБП и

Простой мощный импульсный блок питания на TL494 — Меандр — занимательная электроника

Часто собирая какую нибудь электронную конструкцию, как то, усилитель звуковой частоты, средства автоматики, устройства на базе микроконтроллеров, и многое другое, мы задаемся вопросом а чем питать аппаратуру? Радиоэлектронные устройства в большинстве своем питаются постоянным напряжением отличным от напряжения сети. В последнее время все чаще импульсная техника вытесняет из повседневного обихода традиционные трансформаторные схемы блоков питания. Выигрыш тут очевиден, во первых это экономия намоточного материала, который стоит не дешево. Во вторых, это габариты и масса приборов, на сегодняшний день при современной миниатюризации аппаратуры различного назначения, этот вопрос очень актуален, большинство схем ИБП довольно сложны в сборке и настройке и не доступны для повторения начинающими радиолюбителями.

В данной статье приводится схема простого ИБП, при разработке которого ставилась задача простоты конструкции, хорошей повторяемости, использование подручного материала, не сложности в сборке и настройке. Не смотря на простоту, ИБП имеет довольно неплохие характеристики.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРА

  • Питающее напряжение сети: 220В/50Гц.
  • Номинальная выходная мощность: 300Вт.
  • Максимальная выходная мощность: до 500Вт.
  • Частота преобразования напряжения: 30кГц.

Вторичное выпрямленное напряжении варьируется по необходимости.

Принцип работы ИБП заключается в следующем: импульсы для управления ключами генерирует задающий генератор построенный на специальном драйвере TL494, частота импульсов управления 30 кГц.импульсы управления с выходов микросхемы подаются поочередно на транзисторные ключи VT1, VT2 предварительного формирователя импульсов для выходных силовых ключей.

Ключи VT1, VT2 нагружены трансформатором управления TR1, который и формирует импульсы управления мощными выходными ключами VT3, VT4, формирователь необходим для гальванической развязки затворных цепей выходного каскада. ИБП построен по полумостовой схеме, средняя точка для полумоста создается конденсаторами С3, С4, которые одновременно служат сглаживающим фильтром выпрямленного диодным мостом VDS1 питающего напряжения сети. Цепь R7, C8 обеспечивает кратковременно питание на задающий генератор и формирователь импульсов управления,для первичного запуска ИБП, после полного заряда конденсатора С8 питание формирователя осуществляется непосредственно обмоткой 3 трансформатора TR2 c которой снимается переменное напряжение 12В. Цепочка VD2, C6 служит для выпрямления и сглаживания питающего формирователь напряжения. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение первичного запуска до 12В. Вторичное напряжение питания для РЭА снимается с обмотки 3 трансформатора TR2, выпрямляется диодами Шотки VD3, VD4 и подается на сглаживающий фильтр С9, С10. Если необходимое напряжение питания превышает 35В, включаются по два диода последовательно.

Несколько слов о конструкции ИБП: большинство компонентов взяты из неисправного компьютерного БП АТХ. А именно это микросхема TL494, конденсаторы С9, С10, диодный мост VDS1, конденсаторы С1, С2, С5, С6, С7, диод VD2, диоды Шотки VD3,VD4, и ферритовые сердечники с каркасами TR1, TR2.

Сам ИБП конструктивно был собран в корпусе того же разобранного БП АТХ.транзисторы VT3, VT4 установлены на радиаторы площадью 50см/кв.

Данные перемотки трансформаторов TR1, TR2:

  • TR1. Все четыре обмотки содержат по 50 витков провода 0.5 мм.
  • TR2. Обмотка 1 наматывается проводом 0.8мм 110 витков. Обмотка 3 содержит 12 витков проводом 0.8мм. Обмотка 2 наматывается в зависимости от необходимого вторичного напряжения питания и рассчитывается из соотношения 1вит/2вольта. Так как на выходе стоит удвоитель напряжения.

Файлы к проекту:

[hidepost] TL494 Datasheet [/hidepost]

Простой импульсный блок питания на IR2153

Выбор топологии простого блока питания

Радиолюбительские поделки очень разнообразны, но у всех есть нечто общее — для почти любой законченной конструкции нужен сетевой блок питания, причем зачастую довольно мощный. Обычные трансформаторы тяжелы и дОроги, тем более не у каждого в «тумбочке» имеется выбор на разные напряжения. Выход очевиден, импульсный блок питания компактен, дешев (речь о мощностях условно до 500Вт), и если не требуется исключительное качество выходного напряжения — весьма прост, надежен и не требует настройки. Разумеется, при изготовлении прямыми руками на правильно разведенной плате по правильной схеме из исправных деталей.

Знакомый с прайсами торговых фирм читатель скажет: ничего себе дешево, трансформатор готовый почти столько же стоит! И будет прав, если покупать новые детали в розницу — выйдет не совсем уже и дешево. Однако у любого практикующего электронщика где-то в радиусе досягаемости наверняка найдется блок питания от старого стационарного компьютера, который обойдется за бесценок. АТ, АТХ, в любом из этих раритетов найдется процентов 90 необходимых компонентов. Ну а докупить что-нибудь дешевое уже не проблема.

Потребность в таких вот легких и компактных БП лично у меня за последние пару недель возникла уже дважды: понадобился блок питания для паяльной станции на жале Т12 (25В х 4А) и питание для околокомпьютерного УМЗЧ (плюс/минус 27В с током до 4А). Схем различных импульсников в сети навалом, однако хотелось что-то простое, без стабилизации выходного напряжения, и при этом надежное, не требующее кропотливой намотки трансформатора «с нуля», из «подножного корма» тумбочки с деталями. Выбор пал на очень распространенный драйвер полумоста (с обратноходами возиться не хотелось, там полюбому трансформатор мотать, подбирать зазор и т. п.) IR2153D (микросхемы без буквы D тоже годятся, просто есть мелкий ньюанс в схеме) или можно взять более современный аналог IRS2153.

Почему именно эта микросхема? Причин несколько: дешевая, распространенная, простейшее включение с минимумом внешних компонентов, изначальная «заточенность» под  управление затворами «верхнего» и «нижнего» силовых MOSFETов без применения специальных трансформаторов, независимая от частоты фиксированная пауза «deadtime» 1,2мксек, широкий диапазон собственно частот, до 100кГц по даташиту. Конечно, сразу же захотелось приколхозить стабилизацию и защиты, но для этих целей есть намного более подходящие микросхемы, а для простейшего «электронного трансформатора» выбранный чип — в самый раз.

Даташит от производителя весьма лаконичен: ни тебе референсной разводки платы, ни различных вариантов применения, лишь таблицы характеристик с краткими пояснениями. Справедливости ради стоит отметить, что вся необходимая информация имеется, однако требуется некоторый опыт разработки импульсных источников, чтобы с нуля соорудить что-то под свои нужды. Гугл дал огромное количество различных схем на этом чипе, от простейших до весьма сложных и навороченных, последние я отфильтровал по вышеобозначенной причине, а десяток достаточно простых сохранил для анализа (никому не рекомендую слепо повторять конструкции, не разобравшись хотя-бы в базовых принципах работы и не убедившить в отсутствии грубых ошибок в схеме).

Самый поверхостный обзор вызвал грусть: все выбранные по критерию простоты схемы имели очевидные ошибки или крупные недочеты, не говоря уже о разводке печатных плат. Поэтому решил вспомнить опыт работы в одной из фирм, разрабатывающих источники питания и скомпилировать более-менее правильную схему. Печатную плату тоже решил развести сам, во-первых, чтобы избежать чужих ляпов, а во-вторых — под имеющиеся после разборки безымянного блока питания (АТХ 400Вт) компоненты. Как уже говорилось, там есть все необходимое, за исключением самой микросхемы, но она стоит действительно копейки (если покупать, а можно поискать на разных платах от «электронных дросселей» ламп дневного света) и в наличии практически в любом профильном магазине. Нет, вру, еще не было силовых «полевиков» с изолированным затвором и N-каналом, но этого добра наверное у всех и так полно, надо только выбрать подходящую пару (кстати, совсем не обязательно именно идентичные, можно просто с близкими параметрами). В распотрошенном блоке питания силовые ключи были биполярные, для задуманной схемы не подходят совершенно.

Страницы 1 2 3 4 5 6 7

Блоки питания, маленькие и очень маленькие

Блоки питания бывают не только на большую мощность, а и совсем маленькие, но от этого не менее полезные.

Сегодня у меня на 'операционном столе' четыре представителя этого класса блоков питания, но испытания у них будут такие же как всегда.

Иногда возникает ситуация, когда необходим совсем маломощный блок питания. Например питания совсем маломощного устройства, датчика, ардуино подобного устройства или тому подобного.

Можно конечно поставить большой блок питания, но тогда устройство заметно вырастает в габаритах, потому применяют малогабаритные и соответственно маломощные блоки питания.

Впрочем тесты будут стандартные, как и сам стиль обзора.

Упаковка

Все платы были упакованы в герметичные антистатические пакетики, три одноразовых, а один с защелкой.

Что странно, дата отправки стоит почти на всех одна и та же, но пришли они с разницей в полтора месяца О_о

Блоки питания действительно очень маленькие. Размеры я приведу по ходу обзора для каждой платы индивидуально, а пока общее фото в сравнении с известным спичечным коробком 🙂 Для начала самый маломощный представитель.

Сразу сделаю общий комментарий. В магазине была предоставлена не вся информация, указанная ниже найдена на других сайтах, но вполне реальна.

Заявлены следующие характеристики:

Входное напряжение - 110 ~ 370V DC, 85 ~ 264V AC

Выходное напряжение - 12V

Выходной ток - 83mA

Мощность нагрузки - 1W

КПД - 80%

Точность поддержания выходного напряжения +/-10%

Уровень пульсаций - не более 100мВ

Защита от КЗ и перегрузки выхода с автовосстановлением.

Размеры платы - 26 х 24 х 12мм без выводов, с выводами 26 х 33 х 12мм

расстояние между выводами 220В - 5мм, 12В - 2.5мм, но между входом и выходом расстояние не кратно 2.5мм и составляет 14.3мм

На плате отсутствует предохранитель и входной и выходной фильтры, конструкция предельно простая.

Входной конденсатор 2.2 мкФ (реально 1.9), выходной - 220мкФ (реально 183). Емкость достаточна для нормальной работы.

ШИМ контроллер OB2535, максимальная мощность 5 Ватт.

Практически все резисторы установлены точные, качество пайки нормальное, замечаний внешне не возникло, параллельно выходному конденсатору установлен керамический. Схема данного блока питания.

Как я выше писал, это самый простой блок питания из четырех, он не имеет большинства узлов, свойственных большим БП, сделано это в угоду уменьшения размеров.

В данном блоке питания нет привычной цепи обратной связи с оптроном, на таких маленьких мощностях это вполне оправдано. Но на самом деле измерение выходного напряжения есть, хоть и косвенное. Измерение происходит на обмотке питания микросхемы.

Микросхема может работать в двух режимах - стабилизатора напряжения и стабилизатора тока.

Под вторым номером идет немного более мощный блок питания.

Если первый был на одно из самых распространенных напряжений, то этот имеет на выходе гораздо более редкое напряжение в 24 Вольта. Хотя судя по маркировке, есть версия и на 12 Вольт.

Заявленные характеристики:

Входное напряжение - 110 ~ 370V DC, 85 ~ 264V AC

Выходное напряжение - 24V (существует версия 12 В 400мА и 3.3В 500мА)

Выходной ток - 200mA

Мощность нагрузки - 4,8W

КПД - 85%

Уровень пульсаций - не более 100мВ

Размеры платы - 41 х 15 х 17мм

Что интересно, трансформатор на этой плате стоит меньше по габаритам чем на предыдущей, но мощность заявлена заметно больше.

ШИМ контроллер со встроенным высоковольтным транзистором, наименование - THX208, заявленная в даташите мощность 4 Ватта при входном диапазоне 85 ~ 264V. Негусто, так как заявленная мощность БП - 4.8 Ватта.

Входной фильтр и предохранитель отсутствуют, вместо предохранителя стоит перемычка размера 0805. Выходной фильтр также не наблюдается.

Входной конденсатор 4.7мкФ (реально 4.2), выходной 220мкФ (реально 242). Входной совсем впритык, выходной соответствует выходному току.

Все резисторы применены точные, по крайней мере имеют соответствующую маркировку. Это радует, так как применение обычных резисторов обычно чревато уходом выходного напряжения по мере прогрева платы. В данном варианте уже присутствует обратная связь с применением оптрона и нормальная цепь измерения выходного напряжения с применением стабилитрона TL431. Третий товарищ смог меня удивить уже на этапе внешнего осмотра, но об этом чуть позже.

Этот БП имеет довольно распространенное напряжение в 5 Вольт. в принципе я 5 Вольт БП и выбирал для обзора именно потому, что они могут быть довольно востребованными, так как сейчас это напряжение используется во многих местах.

Заявленные характеристики.

Входное напряжение - AC 85V - 265V

Выходное напряжение - 5V

Выходной ток - 1000mA

Мощность нагрузки - 5W

КПД - 85%

Точность поддержания выходного напряжения +/-0.1V

Уровень пульсаций - не более 150мВ

Размеры платы - 52 х 24 х 18мм

У этого блока питания отсутствует предохранитель (вместо него перемычка 0 Ом), но уже есть входной и выходной фильтр и резистор ограничивающий пусковой ток.

В блоке питания применен ШИМ контроллер AP8012, который имеет встроенный высоковольтный транзистор. мощность данного ШИМ контроллера составляет 5 Ватт (для данного размера микросхемы и диапазона входного напряжения). Также впритык, но тесты покажут кто есть кто.

На этой плате уже присутствует помехоподавляющий конденсатор, причем Y1 класса, как и положено.

БП пришел с небольшим повреждением, на дросселе отломился кусочек пластмассы, так как он был в пакете, то скорее всего 'постаралась' почта.

Но удивило меня другое. Я обозревал кучу разных блоков питания, но варистор по входу вижу в них впервые (может во второй раз, не уверен), да еще в таком мелком БП. В мощных и более дорогих БП нет, а здесь поставили, предохранитель бы ему еще 🙁

Входной конденсатор емкостью 4.7мкФ (реально 4.2), выходные 2шт 1000мкФ 10В (реально 2х 1095). Присутствует выходной помехоподавляющий дроссель.

Печатная плата. Как и в прошлых блоках питания, здесь производитель также применил точные резисторы, радует 🙂

Пайка в целом нормальная, плата чистая.

В схеме нет ничего нового, классика как она есть, фильтр, ШИМ контролер, TL431 на выходе. Ну и четвертый БП.

Этот блок питания немного выбивается из общей картины, так как имеет мощность и габариты заметно больше чем у предыдущих, но меня неоднократно спрашивали про БП с такими характеристиками, поэтому я решил добавить к обзору и его.

Для начала характеристики:

Входное напряжение - AC 85V - 265V

Выходное напряжение - 5V

Выходной ток - 2000mA (кратковременный 2500мА)

Мощность нагрузки - 10W (макс 11 Ватт)

КПД - 85%

Точность поддержания выходного напряжения +/-0,1V

Размеры платы - 60 х 31 х 20мм

Первая плата из обозреваемых, на которой присутствует полноценный предохранитель.

Также установлен входной и выходной помехоподавляющие дроссели и термистор для ограничения пускового тока.

На этой плате установлен уже более мощный диод, также присутствует помехоподавляющий конденсатор Y1 класса (маркировка на фото не попала).

Входной конденсатор емкостью 15мкФ (реально 15.2) и выходные суммарной емкостью 2000мкФ (реально 2110). Емкость соответствует требуемой.

В этом БП уже применили маломощный ШИМ контроллер с внешним полевым транзистором, это обусловлено отчасти тем, что мощность Бп все таки больше чем у предыдущих.

Как и в предыдущих БП, резисторы применены точные, но почему то в районе выходного разъема присутствуют следы пайки, хотя в целом плата чистая и аккуратная. Что интересно, в выходной цепи есть место под дополнительный резистор, включенный параллельно нижнему резистору делителя обратной связи. Устанавливая резистор на это место можно поднять выходное напряжение.

ШИМ контроллер я не опознал, но скорее всего это 63D12, ближайший аналог FAN6862

Схема очень похожа на один из блоков питания, который я обозревал ранее, почти 1 в 1, отличие только в номиналах некоторых элементов. Так, внешне осмотрели, теперь пора бы перейти и к тестам.

В этот раз я буду использовать простенькую электронную нагрузку, так как не вижу смысла в применении мощной, тем более что она довольно сильно шумит, а тесты предполагали быть долгими.

Тестировать БП я буду в том же порядке, что и описывал выше, но методика тестирования будет немного отличаться от то, что я использовал в предыдущих обзорах.

Так как БП маленькие, то методика была такая:

Проверка в режиме ХХ (а точнее при токе в 20мА), после этого 15 минут тест с нагрузкой в 50%, измерение температур, тест с нагрузкой 100%, измерение температур.

Дальше повышение нагрузки пока не наступит одно из ограничений (перегрузка, перегрев или выход БП из строя).

Все результаты потом будут сведены в одну таблицу.

Тесты

Итак первый БП, 12 Вольт 1 Ватт.

1. Ток нагрузки 20мА (для БП такой мощности тяжело назвать это режимом холостого хода).

2. Ток нагрузки 50мА, напряжение чуть поднялось, но в целом все нормально

1. Ток нагрузки 100мА, пульсации выросли до 80мВ, но в остальном изменений нет.

2. Ток нагрузки 150мА, пульсации 90мВ (заявлено макс 100), напряжение неизменно.

1. Ток нагрузки 200мА, пульсации 100мВ, напряжение 12.1.

2. Ток нагрузки 250мА, пульсации 100мВ, напряжение 12.1

Если честно, то этот БП меня не просто удивил. при такой простоте схемотехники и таких выходных параметрах он меня поразил.

БП сдался только при токе более 250мА, это в 3 раза больше заявленного тока, при этом БП был холодным и пульсации не превышали заявленные.

При превышении тока в 250мА напряжение на выходе падает резко, срабатывает защита от перегрузки, при уменьшении тока напряжение восстанавливается.

Второй БП, 24 Вольт 200мА, 4.8 Ватта

1. Ток нагрузки 20мА. напряжение немного занижено и составило 23.6 Вольта

2. Ток нагрузки 100мА, пульсации 70мВ. напряжение неизменно

1. Ток нагрузки 200мА, это 100% мощности, пульсации 80-90мВ, но вполне в пределах допустимого, особенно с учетом того, что фильтра по выходу БП нет.

2. Ток нагрузки 260мА. это предельный ток для этого БП.

Выше я написал что предельный ток 260мА. Если повышать ток нагрузки, то этот БП не уходит в защиту с отключением выхода, а просто начинает снижать выходное напряжение. 260мА это порог когда напряжение на выходе неизменно. Третий БП. 5 Вольт, 1 Ампер, 5 Ватт.

Этот БП имеет на выходе помехоподавляющий дроссель, что должно положительно сказаться на уровне пульсаций.

1. Ток нагрузки 20мА, напряжение 4.98 Вольта, пульсации минимальны.

2. Ток нагрузки 500мА, напряжение немного снизилось. Часть напряжения упала на проводах (в этот раз я измерял уже после проводов), в таблице напряжение будет скорректировано с учетом этой погрешности измерения.

1. Ток нагрузки 1 Ампер, 100% мощности, все параметры в норме.

2. Ток нагрузки 1.5 Ампера. Выходное напряжение опустилось чуть ниже заявленного значения, но БП работает с полуторакратной перегрузкой, так что все нормально.

Пульсации немного выросли, но в данном случае начала сказываться низкая емкость входного электролита. Это видно по осциллограмме, пульсации не ВЧ, а НЧ. Если немного увеличить емкость входного конденсатора, то даже при таком токе будет нормально.

Четвертый БП, 5 Вольт, 2 Ампера, 10 Ватт.

1. Ток нагрузки 20мА (вот для этого БП это точно режим холостого хода).

2. Ток нагрузки 1 Ампер, напряжение предсказуемо 'просело', В этом БП почему то поставили слишком маленький выходной дроссель, поэтому пульсации по выходу имеют вполне заметный уровень, в отличии от предыдущего 'подопытного', но пока не превышают 100мВ.

1. Ток нагрузки 2 Ампера, 100% мощности. Интересно, но уровень пульсаций уменьшился.

2. Ток нагрузки 2.5 Ампера, выходное напряжение и уровень пульсаций в пределах нормы.

Но к этому БП есть небольшой замечание, в работе он издает небольшой 'писк' в диапазоне токов от 100мА до 250мА.

Тесты закончены. Теперь табличка с результатами тестирования, но для начала список причин прекращения теста соответственно номеру БП

1. БП ушел в защиту при токе 250мА с отключением выхода.

2. БП снизил выходное напряжение ниже предела допуска

3. Тест прекращен из-за высокой температуры ШИМ контроллера.

4. Тест прекращен из-за высокой температуры выходного диода.

Теперь можно делать какие то выводы.

Первый БП.

Конструкция совсем простая, отсутствует предохранитель и фильтры, но БП который имеет трехкратную перегрузочную и такую высокую стабильность выходного напряжения уже достоин уважения. Предохранитель можно добавить, хотя с тем что БП явно разрабатывался для работы в составе какого нибудь устройства, то чаще он уже присутствует на основной плате.

Второй БП,

БП вписался в заявленные параметры, но не имеет запаса по мощности, при нагрузке в 1.3 раза больше заявленной БП уходит в защиту, хотя запас по нагреву есть и большой. Также плохо что нет предохранителя 🙁

Третий БП.

В штатном режиме работает отлично, уровень пульсаций самый низкий из протестированных БП, но не рекомендую использовать при токе более 1 Ампера (собственно больше никто и не обещал). из минусов - отсутствие предохранителя и хуже стабилизация выходного напряжения.

Четвертый БП.

Неплохая стабильность выходного напряжения, пульсации есть, но в пределах допустимого. Есть выходной и выходной фильтр, но выходной дроссель слабоват для БП такой мощности. Если в плане нагрева дроссель работает нормально, то из-за небольшой индуктивности Бп имеет заметный уровень пульсаций на выходе.

Общее по всем БП.

Все БП прошли тесты, одни лучше, другие хуже, но заявленным характеристикам соответствуют.

Удивили характеристики самого первого БП, при заявленной мощности в 1 Ватт выдать без проблем 3 Ватта. Этот БП точно в Китае делали?

Также удивило наличие правильных помехоподавляющих конденсаторов в 5 Вольт БП и наличие варистора в БП 5 Вольт 1 Ампер, их и на более мощные БП то не ставят, а здесь...

На этом вроде все, как всегда жду вопросов, уточнений и дополнений в комментариях, надеюсь что обзор были полезен.

Также попутно задам вопрос аудитории - обзоры каких блоков питания вам были бы интересны, напряжение, мощность, формфактор.

По возможности постараюсь заказать такие БП и сделать их обзоры.

Создайте простой источник питания постоянного тока

В мире существуют более эффективные и сложные блоки питания. Есть более простые способы получить простой источник питания, подобный этому (например, повторно использовать бородавку). Но если вы сделаете такой источник питания хотя бы раз в жизни, вы будете гораздо лучше понимать, как переменный ток становится регулируемой мощностью постоянного тока. Будет много других подобных блоков питания, но этот будет вашим.

Блок питания, как мы его здесь будем называть, преобразует переменный ток из розетки на стене в постоянный.Есть несколько способов сделать это. Мы рассмотрим один из самых простых, но и наиболее наглядных примеров.

Электроэнергия проходит через несколько ступеней в источнике питания с регулятором напряжения, подобном этому или обычному настенному бородавку. Способы его изменения на каждом этапе объяснены ниже. В следующий раз, когда вы воспользуетесь бородавкой для питания одного из своих проектов, вы поймете, что происходит внутри.

Теория:

Вход переменного тока

Напряжение переменного тока, идущего от стены, изменяется от минимального до максимального с частотой 60 Гц (в США и других странах с частотой 60 Гц).Это то, что питает все приборы переменного тока в вашем доме и магазине, и это похоже на график ниже. После трансформатора график аналогичен, за исключением того, что синусоида имеет меньшую амплитуду.

График мощности переменного тока Vin Marshall
Rectification

Первая ступень этого блока питания - выпрямитель. Выпрямитель представляет собой систему диодов, которая позволяет току течь только в одном направлении. Представьте себе односторонний обратный клапан для воды. Из-за расположения диодов в двухполупериодном выпрямителе, используемом в этой конструкции, положительная часть сигнала переменного тока проходит беспрепятственно, а отрицательная часть сигнала переменного тока фактически инвертируется и добавляется обратно в выходной сигнал выпрямителя.Теперь наш сигнал выглядит так:

График выпрямления переменного тока Vin Marshall
Сглаживание

Теперь у нас есть по крайней мере стабильно положительные уровни напряжения, но они все еще опускаются до нуля 120 раз в секунду. Большой конденсатор, который можно представить себе как батарею, работающую на очень короткие периоды времени, устанавливается поперек цепи, чтобы выровнять эти быстрые колебания мощности. Конденсатор заряжается при высоком напряжении и разряжается при низком напряжении. С помощью конденсатора кривая напряжения выглядит так:

Сглаженный график мощности переменного тока Vin Marshall
Rules

На этом этапе мы используем интегральную схему (ИС), чтобы последовательно регулировать напряжение до желаемого уровня.При выборе размеров компонентов для всех предыдущих этапов важно управлять этой ИС с уровнем напряжения, достаточно большим, чем регулируемое напряжение, чтобы оставшиеся провалы 120 раз в секунду не опускались ниже требуемого минимального входного значения. Однако вы не хотите использовать слишком высокое напряжение, так как эта избыточная мощность будет рассеиваться в виде тепла. Кривая напряжения в этой точке (в идеале) представляет собой сигнал постоянного тока при желаемом напряжении; горизонтальная линия.

График мощности постоянного тока Вин Маршалл

Что вам понадобится

Для создания этого конкретного блока питания вам потребуется следующее:

  • Шнур питания.Где-то должен лежать один…
  • Тумблер SPST 120V
  • Монтаж на панели неоновая лампа 120V
  • 3 зажимных штыря
  • Трансформатор с входным напряжением 120 В и выходным напряжением около 24 В, чтобы Vin для регулятора 7812 оставался выше минимум. Я использовал Radio Shack p / n 273-1512.
  • Двухполупериодный мостовой выпрямитель
  • 6800 мкФ Конденсатор
  • 2x 100 нФ (точное значение не имеет значения) конденсатора
  • 2x 1 мкФ (точное значение не имеет значения) конденсатора
  • 7805 Регулятор напряжения 5 В
  • 7812 Регулятор напряжения 12 В

Инструкции

Конструкция блока питания довольно проста.Я построил этот блок питания много лет назад и использовал двухточечную проводку на монтажной плате. Есть много более чистых способов его создания, чем этот, и я рекомендую вам воспользоваться одним из них. Однако это прекрасно работает. При создании этого источника питания было бы разумно прикрепить какой-либо радиатор к регуляторам напряжения 78xx. Эту конструкцию можно довольно легко изменить для обеспечения регулируемого выходного напряжения с помощью регулятора напряжения LM317 вместо или в дополнение к указанным регуляторам напряжения.Заземлив центральный отвод вторичной обмотки трансформатора (при условии, что у вас есть трансформатор с центральным отводом), взяв положительный и отрицательный выводы от мостового выпрямителя и используя регуляторы отрицательного напряжения серий LM79xx и / или LM337, ваш источник питания может обеспечить регулируемые отрицательные напряжения.

Схема блока питания Vin Marshall

Готовый продукт выглядит так:

Внутри источника питания Vin Marshall

16 способов создания импульсного источника питания

Загрузите эту статью в формате PDF.

Проще говоря, проектирование источника питания - серьезная задача. После принятия решения о сборке или покупке вы сталкиваетесь с множеством вариантов схем - больше, чем вы, вероятно, думаете. Раньше создание источника питания было относительно простым, но с преобладанием методов переключения режимов работы в наши дни, это стало сложной специальностью. Если вы не являетесь экспертом по источникам питания и / или это одна из ваших первых разработок, вам может потребоваться некоторое руководство. Информация, представленная здесь, должна помочь вам определить ваши варианты и сосредоточиться на одном из них.

Шаг 1. Хорошая спецификация

Все начинается с хорошей спецификации. Очень важно найти время, чтобы изучить свои потребности и написать подробную спецификацию. В качестве отправной точки перечислите следующие ключевые особенности:

  • Диапазон входного напряжения (переменного или постоянного тока)
  • Выходные напряжения (постоянного или переменного тока) и допуски
  • Требования к выходному току
  • Пульсация максимальная
  • Расчетная общая необходимая мощность
  • Требования к эффективности, если есть
  • Соображения по поводу электромагнитных помех (EMI), если таковые имеются

Шаг 2: Первое решение

С этими характеристиками вы сможете сделать свой первый большой выбор: линейный или линейный.переключаемый дизайн. Да, линейные источники питания все еще возможны даже в нынешней среде с преобладанием импульсного режима. Если ваша конструкция допускает более низкую эффективность линейного источника питания, вы можете оценить ее преимущества. Основными преимуществами линейного источника питания являются простота конструкции, низкая стоимость, большое количество соответствующих компонентов, проверенные методы и низкие выбросы электромагнитных помех.

С другой стороны, конструкции с импульсным режимом по своей природе зашумлены, и цепи, которые вы запитываете, могут быть восприимчивы к этому шуму.Например, для генератора, синхросигнала, синтезатора или другой критической схемы может потребоваться низкий фазовый шум или джиттер. Линейный источник питания с регулятором с малым падением напряжения (LDO) обеспечит чистый постоянный ток для удовлетворения этой потребности. По крайней мере, имейте в виду линейный вариант, так как он все равно может быть вашим лучшим выбором для некоторых дизайнов.

Большинство новых разработок относятся к числу переключаемых. Преимущества импульсного источника питания (SMPS) слишком велики, чтобы их игнорировать. Эффективность является основным преимуществом, при этом для многих конструкций КПД превышает 90%.Другими преимуществами являются небольшой размер и разумная стоимость. Обратной стороной является сложный и хитрый дизайн с множеством альтернативных подходов. Однако вы можете сделать более осознанный выбор дизайна, если расширите свой список спецификаций.

Шаг 3: Расширенные спецификации

В дополнение к базовым спецификациям, собранным ранее, они также должны быть определены для вашего проекта:

  • Требование к гальванической развязке между входом и выходом
  • Диапазон рабочих температур
  • Ожидаемый пусковой ток
  • Пиковый и средний выходной ток
  • Временное воздействие и потребности в ответных действиях
  • Требования к регулированию нагрузки и линии
  • Частота переключения
  • В дополнение к требованиям EMI, включает необходимость коррекции коэффициента мощности (PFC), Underwriters Laboratories (UL) или другие сертификаты

Шаг 4. Выбор топологии

Самыми популярными топологиями DC-DC SMPS являются понижающая (a), повышающая (b), инвертирующая понижающая-повышающая (c), SEPIC (d) и Zeta (e).MOSFET выполняет переключение, катушки индуктивности и конденсаторы накапливают энергию, а диод контролирует направление тока.

Возможно, вы уже знаете, что доступно несколько различных схем переключения режимов. Но знаете ли вы, что на самом деле существует 16 топологий, о которых вам следует знать? Один из них наверняка подойдет вам:

  • Бак
  • Синхронный бак
  • Повышение
  • Инвертирующий понижающий-повышающий
  • SEPIC
  • Cuk
  • Zeta
  • Летательный аппарат
  • Обратный ход
  • Обратный ход с двумя переключателями
  • Актив-прижим передний
  • Однопереключатель передний
  • Двухпозиционный передний
  • Полумост
  • Полный мост
  • Полный мост со сдвигом фазы

Недостаток места мешает полному охвату.Однако есть два отличных источника, которые вы можете изучить, чтобы оценить свой выбор топологии:

  • Краткое руководство по топологиям питания. Эти девять страниц содержат краткое описание наиболее распространенных топологий импульсных источников питания. Он заполнен соответствующими формами сигналов и уравнениями.
  • Более подробную информацию можно найти в 200-страничном Руководстве по топологиям питания. Пояснения к схемам и рекомендации по проектированию основаны на требованиях.

Шаг 5. Начните свой дизайн

Типичный подход - сузить выбор топологии перед принятием окончательного решения.Самыми популярными топологиями являются понижающая, повышающая, понижательно-повышающая (и инвертирующая версия), SEPIC и Zeta. На рисунке 1 показаны упрощенные схемы для каждой из них. В понижающем формате входное напряжение понижается, а при повышении - повышается. Остальные трое могут сделать то же самое. Топология Cuk хороша, если вам нужно изменить полярность выхода.

Если вам нужна изоляция, можно использовать трансформаторы. Топологии, которые будут включать их в конструкцию, включают обратный ход, прямой зажим, двухтактный, полумост или полный мост.

Что касается частоты коммутации, она обычно сводится к наилучшей оценке, основанной на вашем приложении. Сегодня типичные частоты переключения находятся в диапазоне от примерно 100 кГц до нескольких мегагерц. Низкие частоты обычно лучше для приложений с более высокой мощностью, требующих максимальной эффективности. Более высокие частоты облегчают фильтрацию с меньшими конденсаторами и катушками индуктивности и могут привести к уменьшению как размера, так и стоимости.

Также не забудьте принять во внимание влияние основной гармоники и гармоник на другое оборудование поблизости.Одно из возможных решений для ограничения электромагнитных помех переключения - дизеринг. Это включает случайное изменение частоты переключения для уменьшения любых электромагнитных помех за счет расширения спектра в более широком диапазоне.

Импульсный источник питания

может оказаться загадочным делом, если вы не знаете, как и с чего начать. Прочтите этот рекомендуемый блог, чтобы лучше понять, как выбрать наиболее подходящую топологию источника питания для вашего приложения.

Шаг 6: Другие ресурсы

Диоды и интегральные схемы лежат в основе вашего дизайна.Имейте в виду, что большинство компаний, производящих полупроводники, имеют продукты или услуги поддержки, такие как программное обеспечение для онлайн-проектирования, такое как WEBENCH от Texas Instruments. Не забывайте о возможности использования эталонных дизайнов и оценочных комплектов для дальнейшего ускорения и упрощения вашего дизайна.

Ultimate DIY Макетный источник питания: 9 ступеней (с изображениями)

Хорошо, вот идея:

Простой подключаемый блок питания, который вставляется в шины питания на одном конце стандартной макетной платы. Ссылаясь на схему:

Источник питания: почти любой стандартный блок питания постоянного тока («настенная бородавка») с цилиндрическим разъемом, обеспечивающий минимум 12 В, должен подойти.Их можно восстановить из старых маршрутизаторов, телевизионных приставок и подобных устройств.

SW Power: Простой выключатель питания, который избавляет меня от необходимости каждый раз выдергивать кабель.

SW 12V: Этот переключатель в основном включает или выключает LM317. Положение 1 обеспечивает полное напряжение 12 В (или то, что вы предоставляете) на макетную плату, а положение 2 отправляет ток на LM317 для регулирования. Это предотвращает необходимость регулирования LM317 до 12 В, что означало бы обеспечение как минимум 15 В.

DIP-переключатель: 6-позиционный DIP-переключатель подключен между регулировочным контактом LM317 и GND, каждый путь ведет вниз к моей серии предварительно выбранных резисторов для достижения желаемого напряжения. Положение 1 составляет 1,5 В, вплоть до 9 В в положении 6.

Vcc OUT: Каждый из этих выходов (левый и правый) относится к шинам макетной платы, на которые мы подаем питание и заземление.

SW Dual Output: Этот переключатель переключает только левую шину на макетной плате, получающую питание, или левую и правую.Это экономит беспорядок с перемычками, а также делает его очень быстрым и простым, если обе стороны доски нуждаются в соке.

Светодиоды: Эти светодиоды показывают, на какие шины подается питание. Кроме того, они тускнеют / становятся ярче в зависимости от выбранного выходного напряжения - полное сквозное пропускание 12 В делает их самыми яркими, в то время как 1,5 В дает им едва достаточно питания для тусклого освещения. Это небольшая визуальная подсказка о том, какое выходное напряжение было выбрано, а также указание на то, что блок питания действительно включен.

Конденсаторы: Наконец, три сглаживающих конденсатора помогают поддерживать хорошее, стабильное выходное напряжение.

Простейшая схема источника питания

Эта схема источника питания проста в изготовлении и недорого. А для этого требуется всего 5 компонентов.

За свою жизнь я построил много схем, но на самом деле это первый раз, когда я построил схему источника питания с нуля.

Последним проектом, который я хотел создать, был сетевой адаптер с USB-разъемом для зарядки моего iPhone.Но сначала я хотел начать с создания простой схемы, которая преобразует напряжение сети 220 В или 110 В в 5 В.

Поскольку я нахожусь в Австралии, когда пишу это, а напряжение здесь 220 В, я построил его с расчетом на 220 В. Но вместо этого очень легко преобразовать его в 110 В, переключив одно соединение (или один компонент).

Осторожно: НЕ подключайте к электросети все, что вы делаете самостоятельно, если вы не на 100% уверены в том, что делаете. Неправильное действие может привести к серьезным повреждениям, даже к смерти.Используйте предоставленную здесь информацию на свой страх и риск.

Если вам нужна совершенно безопасная и чрезвычайно полезная схема источника питания, вам следует проверить это портативное зарядное устройство USB, которое я построил. Он даже включает в себя загружаемое пошаговое руководство о том, как собрать его самостоятельно.

Проектирование источника питания

Я хочу построить схему источника питания на базе регулятора напряжения LM7805, потому что это легко найти и просто использовать. Этот компонент даст стабильное выходное напряжение от 5В до 1.5 А.

Я могу легко понять, как использовать LM7805, посмотрев на его техническое описание.

Из таблицы я нашел эту маленькую схему:

Выбор номиналов конденсатора

На изображении выше показан стабилизатор напряжения с конденсатором 0,33 мкФ на входе и 0,1 мкФ на выходе. Трудно найти хороший источник информации об этих значениях конденсаторов, но, согласно этим вопросам и ответам, в этих значениях нет ничего волшебного.

В сети есть много мнений по поводу этих конденсаторов.Некоторые предлагают конденсаторы 0,1 мкФ, другие - конденсаторы 100 мкФ. Некоторые предлагают использовать одновременно 0,1 мкФ и 100 мкФ.

Значения, которые вы должны использовать, зависят от множества факторов. Например, какой длины будут провода. Но эта статья о том, как построить простую схему питания, поэтому не будем усложнять. Наверное, подойдет практически любая емкость конденсатора. Вероятно, он будет работать даже без конденсаторов.

Чтобы сделать выходное напряжение «немного стабильным», я собираюсь использовать на выходе конденсатор емкостью 1 мкФ.Я пропущу входной конденсатор, потому что конденсатор все равно будет в этом положении - просто продолжайте читать.

Преобразование от 220 В

В таблице данных также указано, что для правильной работы требуется от 7 до 25 В. Итак, мне нужно только добавить несколько компонентов, которые преобразуют 220 В (или 110 В) переменного тока в постоянное напряжение, которое остается между 7 и 25 В.

Это относительно просто. Я просто добавлю трансформатор, который преобразует напряжение, например, примерно до 12 В. Затем я подам это переменное напряжение в мостовой выпрямитель, чтобы его выпрямить.

И я использую большой конденсатор на выходе, чтобы постоянно поддерживать напряжение выше необходимых 7В. Это значение конденсатора не критично. Я видел много схем блоков питания, в которых используется 470 или 1000 мкФ, поэтому сейчас я попробую с 470 мкФ.

Схема блока питания

Итак, итоговая схема выглядит так:

Список деталей

Часть Значение Описание
Т1 220 В (или 110 В) до 12 В Трансформатор
DB1 Выпрямитель с диодным мостом
C1 470 мкФ (20 В и выше) Конденсатор
C2 1 мкФ (10 В и выше) Конденсатор
U1 7805 Регулятор напряжения

Общая стоимость комплектующих около 12-15 $.Самый дорогой компонент - трансформатор (около 10 долларов).

Поиск компонентов для цепи

Когда я не уверен, как выбрать компоненты для схемы, я обычно хожу в интернет-магазины электроники для любителей и смотрю на их варианты. В этих магазинах обычно есть компоненты, которые должны работать от стандартного блока питания без каких-либо особых требований.

В Австралии Jaycar - хороший вариант.

Быстрый поиск «трансформатора» на Jaycar дает мне несколько вариантов.Входное напряжение должно быть около 220 В, а выходное - около 12 В. После быстрого просмотра их вариантов и цен я остановился на этом:
https://www.jaycar.com.au/12-6v-ct-7va-500ma-centre-tapped-type-2853-transformer/p / MM2013

Трансформатор имеет центральный отвод на выходной стороне, который я могу игнорировать.

Это на 220В. Если вы живете в стране с напряжением 110 В, в магазинах вашей страны, вероятно, найдется подходящая версия. Щелкните здесь, чтобы просмотреть мой список интернет-магазинов.

Тогда мне нужен выпрямитель. Мы можем использовать 4 силовых диода (например, 1N4007) или мостовой выпрямитель (который в основном состоит из четырех диодов, встроенных в один компонент). Самый дешевый вариант, который появляется при поиске мостового выпрямителя на Jaycar, - это:
https://www.jaycar.com.au/w04-1-5a-400v-bridge-rectifier/p/ZR1304

Готовая схема

Это простая схема для пайки на макетной плате. Вот прототип, который я построил:

Напоминание: не подключайте к электросети все, что вы построили самостоятельно, если вы не уверены на 100% в том, что делаете.Используйте предоставленную здесь информацию на свой страх и риск.

Вы его построили?

Вы построили эту схему? Какой у вас опыт? С чем вы боролись? Расскажите в комментариях ниже, как все прошло.

Цепь источника питания постоянного тока 12 В

ТЕОРИЯ РАБОТЫ, СХЕМА, ПЛАТА ПЛАТЫ

ОПИСАНИЕ.

На приведенной ниже принципиальной схеме показана простая тривиальная недорогая схема импульсного источника питания постоянного тока 12 В постоянного тока 50 Вт, работающая в автономном режиме.Его можно использовать для домашних проектов DIY или для изучения работы обратных преобразователей. Этот блок питания может работать в универсальном диапазоне входной линии переменного тока 90-264 В переменного тока. Он обеспечивает номинальное выходное напряжение 12 В постоянного тока при нагрузке более 4 А. Регулировка линии и нагрузки лучше 0,5%.
Устройство имеет защиту от перегрузки по току, перегрева и перенапряжения, а также пассивное ограничение пускового тока. Пульсации на выходе составляют примерно 0,2 В от пика до пика в диапазоне от 0 до 20 МГц. Если вам нужно уменьшить пульсации, вы можете установить дополнительный выходной конденсатор или LC-фильтр вне контура обратной связи.Этот проект представляет собой модификацию схемы 24 В, которую я разработал много лет назад в качестве консультанта для небольшой компании. Эта компания хотела заменить подключаемый модуль на дешевый стандартный источник питания переменного тока в постоянный, у которого было долгое время выполнения заказа. К тому времени, когда я закончил дизайн и построил прототип, они нашли готовую деталь в другом месте на складе. Таким образом, они так и не приступили к производству этого модуля. Соответственно, я не тестировал эту конструкцию, кроме базовой DVT. Вы можете построить эту схему для личного использования (конечно, на свой страх и риск).Но вам не разрешается где-либо повторно публиковать содержимое этой страницы или использовать его в коммерческих целях без моего разрешения.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О БЕЗОПАСНОСТИ.

Для безопасного тестирования или поиска неисправностей в этой цепи рекомендуется запитать ее через изолирующий трансформатор или от изолированного источника переменного тока. Также обратите внимание, что автономный однотранзисторный обратноходовой преобразователь генерирует внутреннее напряжение, которое может достигать 600 В. Не пытайтесь играть с этой схемой, если вы не достигли совершеннолетия, не разбираетесь в силовой электронике и не знаете, как безопасно обращаться с высоким напряжением.Вы можете пройти нашу быструю викторину по безопасности источников питания.

СХЕМА:

РАБОТА В ЦЕПИ.


В этом источнике питания переменного тока в постоянный используется обратный ход, который является простейшей топологией преобразователя SMPS. Он использует МОП-транзистор 800 В / 11 А (Q1) в качестве коммутирующего устройства и ШИМ-контроллер UC3844AN (U3). Входная секция включает предохранитель, фильтр электромагнитных помех, NTC-резистор R1, ограничивающий пусковой ток, полный мостовой выпрямитель CR1 и конденсатор C2 фильтра шины постоянного тока.
Начальный пусковой ток для ИС ШИМ обеспечивается «стекающими» резисторами R7, R8, которые пропускают небольшой ток, который заряжает конденсатор C7 Vcc.Когда вывод Vcc U3 достигает положительного порога блокировки при пониженном напряжении (обычно 14–16 В), ИС начинает работать и будет включать и выключать переключатель Q1 через резистор управления затвором R4 с фиксированной частотой (в этой схеме это 100 кГц). Когда Q1 включается, напряжение шины постоянного тока подается на первичную обмотку трансформатора T1, ток через первичную обмотку трансформатора нарастает, а энергия накапливается в магнитном поле трансформатора. Диоды D4 и D7 в течение этого временного интервала имеют обратное смещение.Когда Q1 выключается, энергия, запасенная в магнитном поле, заставляет напряжения на всей обмотке менять полярность. В результате выходные выпрямители D4 и D7 проводят ток, и накопленная энергия передается на выход и в цепь смещения. После запуска преобразователя смещение для управляющей ШИМ поступает от обмотки смещения трансформатора.
Вторичный контур управления обратной стороны использует TL431 точность шунт регулятор D1 в качестве как опорного и усилителя ошибки. Он сравнивает разделенное выходное напряжение с внутренним опорным сигналом 2 D1.5В. Оптопара U1 подает ток, пропорциональный сигналу ошибки, через границу гальванической развязки трансформатора обратно в первичный ШИМ. Если точное регулирование выхода не требуется, обратная связь может быть взята из напряжения смещения на C9 и подана через делитель на вывод обратной связи 2.
Первичный ток в T1 измеряется резистором R6. Это напряжение измерения тока подается через фильтр пиковых значений на клемму датчика тока U3, где оно сравнивается с уменьшенным сигналом ошибки на выводе компенсации 1.Когда линейное изменение напряжения считывания тока достигает 1/3 (V pin1 -1), импульс прекращается и Q1 отключается.
Стабилитрон D6 с оптопарой U2 обеспечивает защиту от перенапряжения на выходе без фиксации.
Термовыключатель отключает источник питания, когда температура на радиаторе MOSFET превышает 95-100 ° C.

Вот полная спецификация. Отметим, что он был составлен более десяти лет назад. Некоторые номера деталей могут потребовать замены.

ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА:


СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР



Конструкция трансформатора может выглядеть необычно.Обратите внимание, что обратный трансформатор работает как индуктор: он накапливает энергию в магнитном поле в течение периода включения Q1. Затем он передает его (за вычетом потерь) во вторичные обмотки в течение периода выключения Q1. Для эффективного хранения энергии с минимальным физическим размером, немагнитный зазор необходим последовательно с материалом магнитного сердечника с высокой магнитной проницаемостью. В конструкции трансформатора с обратным ходом обычно используются ферритовые сердечники с физическим зазором или порошковые металлические сердечники с естественным распределенным зазором.Ферриты с зазором обычно имеют более низкие потери, но у них крутая кривая насыщения. Порошковые сердечники имеют более высокие потери, но их кривая B (H) мягкая. Среди других форм-факторов тороидальные трансформаторы имеют самую низкую индуктивность рассеяния. В данном БП трансформатор выполнен на порошковом тороидальном сердечнике KoolM. Правильная фазировка обмотки имеет решающее значение для обратных преобразователей, как и для всех несимметричных преобразователей. Если обмотки перепутаны по фазе, схема не будет работать или может просто взорваться. Обратитесь к приведенной выше схеме и схеме обмотки для правильной установки трансформатора.Все катушки в этой конструкции должны быть сделаны из проволоки с двумя или более слоями тефлоновой изоляции, чтобы обеспечить усиленную изоляцию между первичной и вторичной обмотками.

См. Также связанные страницы:
Совместимость разъемов питания компьютеров; Схема
SMPS и теория работы.


Простой блок питания для регулируемого напряжения и тока

Иногда требуется простой аналоговый источник питания с регулируемым выходным напряжением и регулируемой функцией ограничения тока.В этой статье представлен простой источник питания с регулируемым стабилизатором LM350, который обеспечивает регулируемый выходной ток до 17 В и максимальный выходной ток ниже 2 А. LM350 имеет более высокую рассеиваемую мощность по сравнению с обычным регулируемым стабилизатором напряжения LM317 и, следовательно, имеет более высокий гарантированный выходной ток. Этот блок питания может быть полезен в лабораториях и для хобби-проектов.

Принципиальная схема блока питания показана на рис. 1. Он построен на мостовом выпрямителе (BR1), регулируемом стабилизаторе напряжения LM350 (IC1), транзисторах BC327 (T1) и BC337 (T2) и некоторых других компонентах.

Рис. 1: Принципиальная схема простого источника питания с регулируемым напряжением и током с LM350

Вход на разъем CON1 может быть переменным или постоянным током. Если вы используете трансформатор от 18 до 20 В (среднеквадратичное значение) с номинальным током 2 А, у вас может быть выходное напряжение V OUT1 от 1,2 В до примерно 16,5 В на CON3 и V OUT2 от 0 до 15 В на CON2. Вход защищен предохранителем F1 на 2А. Конденсаторы C3 и C5 (2200 мкФ) являются основными фильтрующими конденсаторами.

Входное напряжение ограничено максимальным входным напряжением IC LM350.Максимальная рассеиваемая мощность LM350 составляет около 25 Вт.

Согласно паспорту, входное напряжение LM350 может составлять примерно от 4,5 В до 35 В, а выходное напряжение можно регулировать от 1,2 В до 33 В; однако нам нужно выходное напряжение ниже 17 В.

Выходное напряжение В OUT1 можно рассчитать по следующей формуле:
В OUT1 = 1,25 В (1+ (VR2 + VR3) / R7))

Выходное напряжение V OUT2 примерно на 1,5 В ниже, чем V OUT1 , и, следовательно, может начинаться с 0 В.

Транзисторы T1 и T2 реализованы для регулируемой функции ограничения тока вместе с потенциометром VR3. Минимальный выходной ток составляет около 0,35 А и зависит от резисторов R2 и VR3.

Стеклоочиститель VR3 должен находиться в крайнем правом положении для получения минимального выходного тока и в крайнем левом положении для максимального выходного тока. Максимальный выходной ток составляет около 2 А. Когда VR1 настроен на максимальный выходной ток, T1 и T2 будут гореть, а LED2 будет светиться. В противном случае T1 и T2 будут выключены, и LED2 также будет выключен.

Конденсаторы C4 и C9 предотвращают колебания T1 и T2 во время переходных фаз. Выходное напряжение регулируется с помощью VR1 и VR3. VR2 используется для грубой настройки, а VR3 используется для более точной настройки выходного напряжения.

Строительство и испытания

Компоновка печатной платы для этой схемы источника питания показана на рис. 2, а расположение ее компонентов - на рис. 3. Соберите схему на разработанной печатной плате или вертикальной плате. Подключите вход от 18 до 20 В (среднеквадр.) К CON1.Свечение светодиода LED1 указывает на наличие источника питания в цепи. LED2 светится, когда от нагрузки снимается более высокий ток. LED3 светится, когда выходы доступны на CON2 и CON3.

Рис. 2: Схема печатной платы простого источника питания с регулируемым напряжением Рис. 3: Компоновка компонентов для печатной платы
Для загрузки PDF-файлов с компоновкой печатной платы и компонентов:
щелкните здесь

Измерьте выходы CON2 и CON3 с помощью вольтметра. Вы должны получить выходное напряжение VOUT1 от 1,2 В до примерно 16.5 В и VOUT2 от 0 до 15 В в зависимости от положения VR2 и VR3.


Петре Цв Петров был исследователем и доцентом в Техническом университете Софии, Болгария, и экспертом-лектором в OFPPT (Касабланка), Королевство Марокко. Сейчас работает инженером-электронщиком в частном секторе Болгарии

Создайте свой источник питания fx power source

перед запуском

Сегодня мы собираемся создать вместе новейший продукт FX Teacher: FX Power Source! На этот раз не педаль, а блок питания!

Если это ваш первый комплект FX Teacher, советую вам заглянуть в блог и познакомиться с нашими методами.В оставшейся части статьи я считаю, что все это будет в значительной степени приобретено!

Если вы уже сделали дюжину комплектов и вам достаточно простой спецификации, мы тоже подумали о вас. Запишите теоретическую / теоретическую часть и загрузите документ напрямую!

Неважно, припаяли ли вы уже дюжину педалей или нет, немного теории никогда не помешает! Вы найдете все, что вам нужно, в наших статьях, чтобы узнать больше о том, как работает педаль, о различных эффектах, их истории…

Заявление об ограничении ответственности : Если у вас возникли проблемы с шагом или вы чего-то не понимаете, мы будем рады вам помочь.Для этого оставьте комментарий со своим запросом к этому сообщению в блоге. Этот проект даже самодельный, так что вы сами должны принимать свои собственные решения и обязанности, а также проверять, что вы делаете, прежде чем двигаться дальше. Вам ответят как можно скорее, и этот ответ позволит другим читателям продолжить работу.

Не удивляйтесь, если ваш комментарий не появится сразу, мы должны проверить его, чтобы избежать спама от определенных роботов. Подведем итог: никаких писем, ни чата, ни звонков по поводу DIY, пожалуйста, только запросы в разделе комментариев. В противном случае нам это не под силу.
Пожалуйста, также убедитесь, что ваш запрос не был рассмотрен, а также что у вас хорошее напряжение и вы выполнили все шаги 🙂
Если вы чувствуете, что вас нужно тренировать, вы можете присоединиться к одному из наших мастер-классов , они сделано для вас! 😉

план

  • презентация источника питания FX
  • теория каждой печатной платы
  • припаяйте печатные платы
  • соберите источник питания

что можно сделать с источником питания FX

Источник питания FX спроектирован так, чтобы быть максимально модульным! Идея проста: у вас есть несколько печатных плат, на каждой по 2 педальных выхода.Когда вы их паяете, вы можете выбрать, чтобы на каждой плате было 9, 12 или 18 В, в зависимости от компонентов. Затем вы можете соединить столько плат, сколько захотите, и создать свой собственный источник питания!

Предлагаем вам базовый комплект из 4-х ПИТАНИЯ, итого 8 выходов! Затем, если вам нужно расширить блок питания, потому что вы купили новые педали, вы можете заказать каждую печатную плату отдельно. Ставить можно сколько угодно!

Каждая печатная плата может обеспечить до 200 мА. Таким образом, вы можете подключить 2 педали по 100 мА к одной плате.Или одна педаль на 200 мА, оставив другой выход свободным. Этого более чем достаточно как для аналоговых педалей, так и для большинства цифровых педалей!

Все наши блоки питания (Anasounds K + и FX Power Source) имеют выход THRU 24 В. Это позволяет вам соединить 2 источника питания вместе, и только один кабель питания выходит из вашей платы! Таким образом, у вас может быть по одному источнику питания с каждой стороны вашей платы, если вы не хотите, чтобы кабели питания проходили через вашу плату.

Вместе с источником питания мы даем вам 2 кронштейна, которые мы разработали так, чтобы их можно было легко закрепить на большинстве педалбордов.Причем производятся на месте, на предприятии в нашем городе! Мы покажем вам, как исправить их на разных педалбордах, которые мы тестировали в этой статье.

структура источника питания FX

Теперь, когда мы представили блок питания, давайте посмотрим, как он работает, пока мы его собираем!

блок питания 24в

Перед входом в блок питания сетевое напряжение уже должно быть адаптировано к сигналу, который может использоваться нашим блоком питания.Это делается в несколько этапов путем понижения напряжения и преобразования сигнала переменного тока в хорошо отфильтрованный сигнал постоянного тока.

Мы могли бы разработать эту часть, но мы решили не заморачиваться со всеми проблемами норм и сертификатов, которые подразумевает источник питания от сети. Поэтому мы обратились к готовому и качественному источнику питания, который преобразует 230 В переменного тока в розетке в 24 В постоянного тока. Таким образом, источник питания, который вы собираетесь построить, не пропускает опасное напряжение!

Наличие внешнего источника питания имеет еще одно преимущество.Сигнал переменного тока 50/60 циклов от сети может влиять на выходы нашего источника питания из-за электромагнитного излучения. А поскольку это слышимая частота, ее можно услышать! Это знаменитый гул-шум.

Размещение блока питания подальше от нашего блока питания предотвращает попадание излучения на выходы педалей! Причем этот блок питания является импульсным. Это означает, что он обрезает сигнал на частоте нескольких сотен кГц, чтобы понизить напряжение. Таким образом, не будет цикла 50/60, который может достичь источника питания.И частота переключения не слышна, поэтому нет риска гудения!

перемещая основной цикл 50/60 далеко, мы избегаем того, чтобы излучение влияло на выходы.

Если вы хотите узнать больше о различных технологиях электропитания и о том, как преобразовать 230 В переменного тока в 24 В постоянного тока, вы можете прочитать эту статью. Мы более подробно поговорим о том, как работает каждая технология, а также о преимуществах и недостатках каждой технологии.

Создайте свой источник питания FX Источник питания FX

Давай, давайте начнем с печатных плат, которые вы собираетесь собирать!

Имеется 3 печатных платы:

  • Вход 24 В, который будет принимать 24 В постоянного тока от внешнего источника питания и распределять его по всем остальным печатным платам.
  • источник питания, который будет понижать и регулировать это напряжение до 9, 12 или 18 В в соответствии с вашими потребностями для питания ваших педалей.
  • и 24v thru, который представляет собой выход 24v для подключения к другому источнику питания anasound или fx учителя.

Итак, у вас будет блок питания, который выглядит как сэндвич из печатных плат, с входной платой 24 В, сквозной печатной платой 24 В и всеми печатными платами ПИТАНИЯ посередине!

Готовы? Тогда возьмите ваши инструменты и паяльник, мы можем приступить к сборке вашего блока питания!

Наш полный стенд для сборки источника питания FX!

Если вы никогда раньше не паяли, можете взглянуть и на эту статью, она вам очень поможет:

24v в печатной плате

Начнем с простой печатной платы, 24V IN!

Схема печатной платы 24V IN.

Нет ничего проще! Слева - 24 В постоянного тока от внешнего источника питания (2 белых разъема). Справа это контакты, которые позволят вам подключить другие печатные платы.

Посередине у нас диод и капа. Капа будет использоваться в качестве фильтра, потому что даже если у нас на входе идеально чистый 24 В постоянного тока, всегда хорошо на всякий случай снова отфильтровать! Капа также будет действовать как резервуар, то есть накапливать энергию, и сможет быстро восстановить ее, если когда-либо произойдет пик потребления на одной из педалей.

Что касается диода, он защитит источник питания, если подключен неправильный входной блок с обратной полярностью.

собрать 24В в сумке

Вот список компонентов, которые должны быть в этой сумке:

Сумка BOM 24V IN.

Мы продолжим считать, что вы читали разные статьи в блоге. Я все еще собираюсь напомнить о тонких компонентах, и мы должны избегать того, чтобы вы паяли их в неправильном направлении.

В этом пакете диод и электролитический конденсатор. Что касается капы, то на печатной плате нанесен знак +, который соответствует самой длинной ножке. Для диода возле одной из ножек нарисовано серое кольцо. Такое же кольцо изображено на печатной плате.

Мы начнем с пайки этих двух компонентов, а затем двух белых разъемов. Но не булавки! Должно получиться так:

24V IN PCB припаян без контактов.

Как только это будет сделано, мы протестируем его, чтобы убедиться, что все работает.Возьмите блок питания 24 В и подключите его к одному из 2 белых разъемов. Затем проверьте мультиметром напряжение между левой и правой площадками: у вас должно быть около 24 В.

Тестирование печатной платы 24V IN.

Если все хорошо, переходим к следующему шагу!

плата питания

Еще немного компонентов, но все же относительно просто!

Схема печатной платы ПИТАНИЯ.

Слева вы можете увидеть контакты, на которые поступает 24 В постоянного тока, отфильтрованные платой 24 В IN.

Затем есть первая ступень с самовосстанавливающимся предохранителем. То есть, если вы потребляете слишком большой ток с помощью педалей (более 200 мА), он нагревается и замыкает цепь. Но преимущество в том, что как только он остынет, контакт снова устанавливается, поэтому вам не придется его менять, если ваш блок питания нагрелся! Затем диод, который снова защитит от инверсии полярности, на этот раз если вы подключите плату SUPPLY вверх ногами к плате 24V IN.

На второй ступени снова есть фильтр, который также немного снизит напряжение перед переходом на следующую ступень.

И, наконец, самая важная часть - регулятор напряжения! Этот компонент понижает и регулирует напряжение до определенного значения независимо от входного напряжения, удаляя избыток в виде тепла. Это самый простой способ сделать стабильный блок питания, и он давно зарекомендовал себя!

Наконец, справа мы находим 2 выхода для педалей (черные разъемы) с включенными параллельно диодами, которые защитят печатную плату, если кому-то понравится получать 9В через выход.Мы обо всем подумали! Ставим 3 штуки, чтобы разделить ток, чтобы они не горели.

собрать мешок поставки

Еще раз проверяем наличие всех комплектующих. В дополнение к сумке SUPPLY у вас должна быть еще одна небольшая сумка на 9, 12 или 18 В. Этот пакет содержит 3 компонента, которые меняются в зависимости от желаемого напряжения на выходе. Мы собираемся собрать печатную плату на 9 В вместе и объясним вам, какие изменения необходимо внести, если вам нужна печатная плата на 12 или 18 В.

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ. Сумка BOM 9, 12 или 18V.

Начинаем с термопрокладки. Ее необходимо покрыть жестью, но и не делать большого блока!

Затем припаяем все компоненты, кроме разъемов и контактов. Обратите внимание на направление электролитических конденсаторов и диодов!

Наконец, мы припаиваем 2 разъема постоянного тока, затем обрезаем край ножек, которые выступают за них, иначе они будут мешать следующей плате.

И мы останавливаемся на этом, вы сделали свою первую печатную плату SUPPLY! Сейчас мы его протестируем.

тестирует первую печатную плату

Мы проверим вашу первую печатную плату SUPPLY, чтобы убедиться, что вы не сделали никаких ошибок, прежде чем перейти к другим! Для этого мы возьмем печатную плату 24V IN и прикрутим 4 распорки по 12 мм (самые длинные). Вы должны вставить их в средние отверстия на нижней стороне и в 2 внешних отверстия на верхней стороне. Затем прикручиваем их гайками. Как на картинке!

4 распорки по 12 мм на печатной плате 24V IN.

Затем возьмите 2 штыря и 2 штыря и соедините их вместе.Затем вставьте их во внешние контактные площадки 24V IN PCB и прикрутите SUPPLY PCB сверху, чтобы удерживать их вместе с двумя другими прокладками.

мы помещаем контакты между двумя печатными платами, чтобы поддерживать их во время пайки.

Осталось только пины припаять! Так сделать гораздо проще, чем паять их на каждом этапе.

Как только это будет сделано, мы можем протестировать печатную плату! Подключите источник питания 24 В к печатной плате 24 В IN и измерьте на контактах выходов, которые у вас есть 9 В (или желаемое напряжение, если вы сделали печатную плату 12 или 18 В).

Тестирование первой платы ПИТАНИЯ.

Если работает, поздравляем! Мы сможем продолжить с другими печатными платами ПОСТАВКИ. Их можно все спаять, но не вставляя штырьки! Сделать это будет проще в конце, собрав блок питания. И это поможет вам избежать ошибки, потому что есть альтернатива уважению.

Обычно у вас остается 3, если вам нужно только 9 В, вам просто нужно повторить те же шаги для всех остальных печатных плат. Если у вас печатная плата 12 или 18 В, это то же самое, только будьте осторожны, чтобы не смешивать компоненты пакетов 9, 12 и 18 В, и соблюдайте эту таблицу:

Регулятор отличается на каждой плате.Для печатной платы 18 В необходимо припаять только один резистор на 10 Ом.
24 В через печатную плату

Заканчиваем с самой простой печатной платой - 24V THRU!

Схема 24V THRU PCB.

24 В поступает от печатной платы 24 В IN через левые разъемы, затем выходит через 2 правых разъема (белые разъемы). Это позволяет вам иметь выход для питания 2-го источника питания Anasound или FX Teacher, но не педали!

Всегда есть защитный диод, если вы когда-нибудь подключаете блок питания к этому выходу.

собрать сумку 24 В

Запускаем последний мешок!

Сумка BOM 24V THRU.

Вам нужно припаять только 3 компонента: диод и 2 белых разъема. Еще раз отложите булавки в сторону.

Печатная плата THRU 24V припаивается без контактов.

Это сделано? Затем переходим к сборке блока питания!

сборка

Мы возьмем первую плату ПИТАНИЯ, которую мы полностью собрали и протестировали. Мы снимаем печатную плату 24V IN, если она все еще прикручена, чтобы получить доступ к контактным площадкам.Потом соединяем 2 штекера и розетку, берем следующую карту ПИТАНИЯ, прикручиваем ее к первой с помощью проставок, и припаиваем! Контакты должны чередоваться на внутренней и внешней площадках каждой новой печатной платы, как показано на рисунке.

снимаем вход 24v и прикручиваем новую плату питания к первой, чередуя разъемы внутри и снаружи.

Продолжаем так до последней платы SUPPLY PCB и переходим к 24V THRU PCB.

На 24V THRU мы прикрутим 2x 6 мм прокладки (самые короткие) на нижней стороне к тем же внешним отверстиям, что и 24V IN (не посередине).Затем мы начинаем снова в последний раз! Ставим вилку и розетку, прикручиваем 24V THRU PCB к последней SUPPLY PCB, и на этот раз фиксируем двумя винтами.

2 прокладки по 6 мм на нижней стороне, затем прикрепите ее к последней плате питания с помощью 2 винтов и припоя.

Мы приближаемся! Все, что вам нужно сделать, это снова установить всю печатную плату, прикрутить прокладки между каждой платой и закончить с входом 24V IN. Обычно у вас все еще должно оставаться несколько штифтов и штифтов.Вы можете припаять их на печатной плате 24V IN и 24V THRU. Это позволит вам не смущаться чередованием контактов, если вы решите добавить нечетное количество печатных плат SUPPLY.

Мы проводим последний полный тест, чтобы убедиться, что каждая печатная плата работает правильно, и мы можем прикрутить скобы с каждой стороны.

ваш блок питания готов!

И вот, вы сделали индивидуальный блок питания для своего педалборда! Тем самым мы гарантируем вам лучшую производительность! Мы провели множество тестов, чтобы убедиться, что этот блок питания не пропускает шум.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *