Как преобразовать однополярный источник питания в двухполярный. Какие существуют схемы для создания средней точки. Каковы преимущества и недостатки различных подходов к формированию двухполярного питания. Какие компоненты необходимы для реализации преобразователя питания.
Зачем нужен двухполярный источник питания
Двухполярное питание необходимо для работы многих электронных схем, особенно с использованием операционных усилителей. Оно позволяет обеспечить симметричное питание относительно общей точки (земли). Основные преимущества двухполярного питания:
- Возможность работы со знакопеременными сигналами
- Повышение помехоустойчивости схем
- Увеличение динамического диапазона сигналов
- Упрощение схемотехники многих устройств
Однако источники двухполярного питания менее распространены, чем однополярные. Поэтому часто возникает необходимость преобразования однополярного питания в двухполярное.
Простейшие схемы создания средней точки
Самый простой способ получить двухполярное питание из однополярного — использование резистивного делителя напряжения. Схема такого делителя показана на рисунке 1:

[Изображение схемы резистивного делителя]
Достоинства этого метода:
- Простота реализации
- Минимум компонентов
- Подходит для маломощных схем
Недостатки:
- Большие потери мощности на резисторах
- Нестабильность средней точки при асимметричной нагрузке
- Подходит только для схем с малым потреблением (до 10-20 мА)
Формирование средней точки с помощью операционного усилителя
Более совершенный метод создания двухполярного питания — использование операционного усилителя. Схема такого преобразователя показана на рисунке 2:
[Изображение схемы с ОУ]
Принцип работы:
- Потенциометром R1 задается уровень напряжения средней точки
- ОУ сравнивает напряжение средней точки с заданным
- При отклонении ОУ корректирует напряжение через транзисторы VT1 и VT2
- Обеспечивается стабильность средней точки при изменении нагрузки
Преимущества данной схемы:
- Высокая стабильность средней точки
- Возможность регулировки уровня средней точки
- Работа с более мощной нагрузкой (до 100-200 мА)
Практическая реализация преобразователя питания
На основе схемы с ОУ был разработан и собран преобразователь однополярного питания в двухполярное. Схема устройства показана на рисунке 3:

[Изображение принципиальной схемы]
Основные компоненты:
- Операционный усилитель LM358
- Транзисторы КТ815 и КТ814
- Электролитические конденсаторы большой емкости
Печатная плата устройства разработана в формате для изготовления методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Готовое устройство было протестировано для питания операционных усилителей и показало стабильную работу.
Особенности применения преобразователя питания
При использовании данного преобразователя следует учитывать некоторые особенности:
- Входное напряжение должно быть как минимум в 2 раза больше требуемого выходного
- Максимальный выходной ток ограничен мощностью транзисторов (около 200-300 мА)
- Для снижения помех рекомендуется использовать керамические конденсаторы параллельно электролитическим
- При значительной асимметрии нагрузки стабильность может ухудшаться
Альтернативные методы получения двухполярного питания
Помимо рассмотренных схем, существуют и другие способы преобразования однополярного питания в двухполярное:

- Использование специализированных микросхем преобразователей (например, ICL7660)
- Применение импульсных преобразователей напряжения
- Схемы с использованием трансформаторов и выпрямителей
Выбор конкретного метода зависит от требуемой мощности, стабильности и других параметров выходного напряжения.
Заключение
Преобразование однополярного питания в двухполярное позволяет упростить разработку многих электронных устройств. Рассмотренные схемы дают возможность реализовать такое преобразование с минимальными затратами. При правильном подборе компонентов и соблюдении рекомендаций можно получить стабильный источник двухполярного питания для различных применений.
Двухполярное питание
Двухполярные источники питания
В современной электронной технике широкое распространение получили операционные усилители. Данные электронные компоненты могут работать от однополярного напряжения, но более стабильная работа достигается применением двухполярного напряжения питания.
Двухполярное напряжение необходимо так же для питания большинства схем УМЗЧ и некоторых других. Двухполярный источник питания – это источник питания, который имеет, как правило, два выходных канала, напряжения которых равны по абсолютному значению, но имеют противоположную полярность относительно общей точки. Двухполярное питание имеет большое количество вариантов схемотехнического решения, рассмотрим некоторые из них.
На рис. 1. показан двухполярный нестабилизированный источник питания. Отличительной особенностью данного источника питания является наличие двух выходных напряжений 12 и 15 вольт. Источник питания состоит из понижающего трансформатора, вторичная обмотка которого имеет средний вывод; двухполупериодных выпрямителей с выводом нулевой точки. Хотя внешне выпрямитель напоминает мостовой, но здесь два двухполупериодных выпрямителя с выводом нулевой точки. Один из них обеспечивает положительное напряжение на выходе, соответственно, второй – отрицательное. Напряжение 12 вольт получается снижением основного напряжения 15 вольт при помощи резисторов R1 и R2.
На рис.2. изображен простой двухполярный нестабилизированный источник питания. Отличие от схемы на рис. 1. в том, что в качестве трансформаторов применены ТВК110 – выходные трансформаторы кадровой развертки телевизоров. Применение двух ТВК110 позволяет быстро решить проблему вывода средней точки. Вторичные обмотки соединены последовательно. Точка соединения является общим выводом. Выходное напряжение одной величины – 15 вольт.
Схема на рис. 3. – это уже стабилизированный двухполярный источник питания. Главным отличием данной схемы от рассмотренных выше является наличие стабилизатора напряжения, точнее двух, так как схема двухполярная. Режимы работы регулирующего транзистора VT1 и стабилитрона VD2 задаются резистором R1. Транзисторы включены по схеме эммитерного повторителя. Напряжением пробоя стабилитрона VD2 задается потенциал базы транзистора VT1 относительно земли, что и определяет выходное напряжение. Аналогичным образом работает стабилизатор отрицательного напряжения. Единственное отличие данных стабилизаторов в проводимости транзисторов.
Случаются ситуации, когда требуется возможность изменения выходного напряжения источника питания. Для этого применяют регулируемые двухполярные источники питания. Один из вариантов таких источников питания представлен схемой на рис.4. Особенностью данной схемы является не только возможность регулировки напряжений, но и то, что стабилизатор напряжения собран на интегральных микросхемах КР142ЕН12А и КР142ЕН18А. Микросхема КР142ЕН12А – это трехвыводной стабилизатор положительного напряжения с возможностью питания электронных устройств током до 1,5 ампера в диапазоне напряжений от 1.
Иногда возникает необходимость в питании устройств от автономных двухполярных источников питания. Возможные схемы, для применения в таких случаях, показаны на рисунках 5 и 6. Два соединенных последовательно стабилитрона образуют делитель напряжения. Средняя точка этого делителя заземляется. Отличия схем в том, что в первой можно применить две батарейки типа «Крона», во второй применяется аккумулятор.
Надеюсь, что теперь не будет секретом, как сделать двухполярное питание.
Иногда для питания различных радиотехнических устройств требуется иметь
два двухполярных напряжения +12 и -12 В (или +9 и -9 В) от одного
источника — аккумулятора или сетевого трансформатора с одной обмоткой. На рисунке приведена схема простого преобразователя, который позволяет
получать от источника +12 В (+9 В) дополнительное стабилизированное
напряжение -12 В (-9 В при использовании стабилизатора КР142ЕН8А). Ток
нагрузки по цепи -12В может быть до 15 мА. Преобразователь работает на частоте 50 кГц и сохраняет свою
работоспособность при снижении напряжения питания до 7 В. Схема состоит из автогенератора на транзисторе VT1, повышающего напряжение трансформатора Т1 и интегрального стабилизатора DA1. Для настройки преобразователя сначала вместо DA1 подключаем резистор 150 Ом. При нормальной работе схемы форма напряжения на обмотке 3 в трансформаторе Т1 выглядит так: При настройке может потребоваться подбор конденсатора СЗ и резистора R2. Трансформатор Т1 выполняется на броневом сердечнике типоразмера Б22 из феррита 2000НМ (1500НМ) и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 15 витков, 3—110 витков провода ПЭЛШО-0,18. После проверки и настройки схемы катушку и ферритовые чашки закрепить клеем. Конденсаторы С2, С4, С5 применены типа К50-29-63В, С1 и СЗ — любые малогабаритные, С6 — К53-1А-20В. Все элементы схемы размещены на печатной плате с размерами 65х50 мм. Если собранное вами устройство является стационарным и может питаться от сети, то для получения двухполярного напряжения можно применить широко распространенные малогабаритные трансформаторы (конструктивно оформленные в виде сетевой вилки). Они имеют одну вторичную обмотку, и, чтобы не перематывать трансформатор, удобно воспользоваться схемой, приводимой ниже. Источник: shems.h2.ru |
Схема мощного двухполярного источника питания » Вот схема!
Источник вырабатывает двухполярное напряжение +- 5… 17В, при этом регулировка раздельная. Сила тока в нагрузке может достигать 20А, при этом уровень пульсации будет не более 1В (при установленном напряжении 17В). При токе в 3А уровень пульсаций не более 0,1В.

Принципиальная схема источника показана на рисунке. Сетевое напряжение поступает на две первичные обмотки трансформатора Т1. Этот трансформатор имеет две катушки расположенные на разных каркасах и противоположных сторонах замкнутого элипсообразного сердечника. Они включаются последовательно. Две вторичные обмотки, тоже расположены на этих разных каркасах на противоположных участках сердечника.
Переменные напряжения с каждой из обмоток поступают на однополупериодные выпрямители на диодах VD1-VD3 (VDT-VD3′) и конденсаторах C1-C3 (С1′-С3′). Параллельное включение трех диодов необходимо для уменьшения рассеиваемой мощности, приходящейся на один диод, к тому же это дополнительно уменьшает выходное сопротивление выпрямителя. Включение трех параллельных конденсаторов по 10000 мкф обеспечивает общую емкость 30000 мкф, что необходимо для снижения напряжения пульсаций при большом токе нагрузки.
Резистор R1 (R1′) и стабилитроны VD4-VD5 (VD4′-VD5′) образуют параметрический стабилизатор 14В, а совместно с R2(R2′) — источник регулируемого напряжения 0-14В. Это напряжение поступает на вывод 8 микросхемы А1 (А1′), представляющей собой интегральный стабилизатор напряжения 5В. В результате на выходе микросхемы (вывод 2) получаегся стабилизированное напряжение, представляющее собой сумму 5В и напряжения на С5 (С5′).
В результате это напряжение при регулировке можно менять от 5В до 19В. Затем следует мощный эмиттерный повторитель на трех, включенных последовательно транзисторах. В результате на выходе источника, при токе до 3А может быть установлено напряжение 5… 19В, при токе до 20А, 5… 17В. Контроль за величинами напряжения и силы тока производится отдельными для каждого канала амперметром и вольтметром.
Прибор смонтирован в дюралюминиевом корпусе размерами 320x320x160 мм, сетевой выключатель, держатель предохранителя, выходные клеммы, резисторы-регуляторы, измерительные приборы расположены на передней панели. Роль задней панели выполняют радиаторы для транзисторов и диодов (транзисторы и диоды каждого канала устанавливаются на одном радиаторе). Конденсаторы обернуты ватманом и прикреплены к дну корпуса при помощи скоб. Все остальные элементы монтируются на выводах уже установленных. Микросхемы тоже устанавливаются на радиаторы, но изолируются слюдяными прокладками, либо на отдельных радиаторах.
Измерительные приборы микроамперметры на 150 мкА — 1000 ом. За основу силового трансформатора взят ТС-180 силовой трансформатор от источника питания лампово-полу-проводникового) чернобелого телевизора (УЛППТ-61). Fro первичные обмотки оставлены без изменений, все вторичные -удалены. Первичные обмотки включаются соответственно схеме (номера проставлены на катушках трансформатора). Вторичные намотки нужно намотать заново — они, должны содержать по 62 витка провода НОВ -1,0. Из зтого же провода сделан и шунтирующий резистор амперметра. Монтаж клемм нужно вести толстым проводом, сечением 3 мм.
Двухполярный источник питания из однополярного
Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.
Для работы многих схем с использованием операционных усилителей часто требуется двухполярное питание, или однополярное со средней точкой, что почти одно и то же. Источники двухполярного питания распространены гораздо меньше, чем однополярные. Для питания схем с незначительным потреблением (порядка нескольких миллиампер) можно использовать однополярный источник с созданием средней точки с помощью простого резистивного делителя и фильтрующих конденсаторов, рисунок 1.
Рисунок 1. Создание средней точки резистивным делителем. |
Такой вариант создания двуполярного питания из однополярного характеризуется ощутимыми потерями в схеме и низкой стабильностью, поскольку при неравномерной нагрузке плеч, бОльшая нагрузка будет подтягивать среднюю точку к своему плечу. Подобные схемы могут пригодиться при опытах с операционными усилителями. В схеме варианта б) подстроечным резистором R3 можно корректировать уровень напряжения средней точки. Имеет смысл использовать для быстрой сборки тестовых схем и только в том случае, если напряжение выхода однополярного источника будет достаточным, для создания двухполярного питания.
Рисунок 2. Формирование средней точки с помощью операционного усилителя.
Более адаптивную схему к малой, но динамичной нагрузке можно собрать с применением операционного усилителя. Схема получается довольно простой, рисунок 2.
Потенциометром R1 задаётся уровень напряжения средней точки. Это напряжение подаётся на не инвертирующий вход «3». При включении питания схемы конденсаторы C1 и C2 заряжаются приблизительно равномерно, в точке их соединения возникает напряжение, приближённо равное половине напряжения питания относительно нижней шинки питания (0 слева, -Uп/2 справа по схеме). Так формируется средняя точка источника питания («корпус», «земля»). Напряжение средней точки через резистор R2 подаётся на «следящий» инвертирующий вход усилителя «2».
Если напряжение средней точки подаваемое на инвертирующий вход превышает заданное напряжение на не инвертирующем входе, усилитель будет тянуть напряжение выхода «6» к минусовой шинке питания, открывая транзистор VT2 до тех пор, пока напряжение средней точки не поравняется с заданным.
Когда напряжение средней точки проседает к минусу питания, то усилитель наоборот подтягивает выход «6» к плюсу питания, открывая транзистор VT1, который будет поднимать напряжение средней точки до тех пор, пока оно не поравняется с заданным.
При дрейфе средней точки около заданного напряжения часто происходит переключение между транзисторами, а поскольку коэффициент усиления ОУ без обратной связи имеет величину порядка нескольких тысяч единиц, то стабилизирующий эффект получается достаточно точным, и в большей степени зависит от величины асимметрии нагрузки, коэффициента усиления по току транзисторов VT1 и VT2 и их мощности.
При использовании такой схемы следует учесть, что при необходимости привязать среднюю точку к корпусу устройства, первичный источник питания не должен иметь контакта с корпусом.
При переключении транзисторов могут возникнуть коммутационные помехи из-за значительной собственной индуктивности фильтрующих конденсаторов. Для устранения помех конденсаторы C1 и C2 необходимо зашунтировать керамическими конденсаторами ёмкостью 0,1…0,22 мкФ.
Достоинством схемы является то, что напряжение средней точки можно задать практически на любом уровне от минуса до плюса питания, хотя в большинстве устройств это не требуется.
Для получения стабильных выходных напряжений относительно средней точки не требуется применения двухполярного стабилизатора, для этого достаточно использовать стабилизированный первичный (однополярный) источник питания.
Ниже приведены изображения и фото готового проекта такого делителя питания. В проект добавлен резистор (R3, рисунок 3) в цепь выхода для смягчения условий перегрузки усилителя при замыкании одного плеча или значительной асимметрии нагрузки.
Рисунок 3. Схема делителя напряжения для преобразования однополярного источника питания в двухполярный. |
Рисунок 4. Изображение для изготовления печатной платы методом ЛУТ (зеркалить не требуется). | Рисунок 5. Печатная плата делителя питания. |
исунок 6. Монтажная схема делителя напряжения питания.
Печатная плата выполнена на одностороннем фольгированном текстолите. Изображение на странице масштабировано, использовать его в процессе проблематично. Отпечаток платы в масштабе 1:1 находится в PDF файле проекта, который можно скачать в конце статьи, с него и печатайте.
В этом устройстве рекомендую применять многооборотный потенциометр (подстроечный резистор), с ним легче поймать половинку напряжения при настройке с желаемой точностью. Транзисторы можно взять и другие, всё зависит от мощности нагрузки и наличия. Мне требовалось запитать операционный усилитель с нагрузкой по выходу 1,5 мВт, поэтому особо подбором не заморачивался, взял то, чего было больше из старого распая. Правда, при случайном замыкании питания по крайним точкам у меня сгорел транзистор верхнего плеча и микросхема операционного усилителя схемы делителя. Возможно, тут требуются доработки в сторону защиты и усложнения схемы, но я предпочёл быть более осторожным, и просто заменил убитые детали.
Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.
Для работы многих схем с использованием операционных усилителей часто требуется двухполярное питание, или однополярное со средней точкой, что почти одно и то же. Источники двухполярного питания распространены гораздо меньше, чем однополярные. Для питания схем с незначительным потреблением (порядка нескольких миллиампер) можно использовать однополярный источник с созданием средней точки с помощью простого резистивного делителя и фильтрующих конденсаторов, рисунок 1.
Рисунок 1. Создание средней точки резистивным делителем. |
Такой вариант создания двуполярного питания из однополярного характеризуется ощутимыми потерями в схеме и низкой стабильностью, поскольку при неравномерной нагрузке плеч, бОльшая нагрузка будет подтягивать среднюю точку к своему плечу. Подобные схемы могут пригодиться при опытах с операционными усилителями. В схеме варианта б) подстроечным резистором R3 можно корректировать уровень напряжения средней точки. Имеет смысл использовать для быстрой сборки тестовых схем и только в том случае, если напряжение выхода однополярного источника будет достаточным, для создания двухполярного питания.
Рисунок 2. Формирование средней точки с помощью операционного усилителя.
Более адаптивную схему к малой, но динамичной нагрузке можно собрать с применением операционного усилителя. Схема получается довольно простой, рисунок 2.
Потенциометром R1 задаётся уровень напряжения средней точки. Это напряжение подаётся на не инвертирующий вход «3». При включении питания схемы конденсаторы C1 и C2 заряжаются приблизительно равномерно, в точке их соединения возникает напряжение, приближённо равное половине напряжения питания относительно нижней шинки питания (0 слева, -Uп/2 справа по схеме). Так формируется средняя точка источника питания («корпус», «земля»). Напряжение средней точки через резистор R2 подаётся на «следящий» инвертирующий вход усилителя «2».
Если напряжение средней точки подаваемое на инвертирующий вход превышает заданное напряжение на не инвертирующем входе, усилитель будет тянуть напряжение выхода «6» к минусовой шинке питания, открывая транзистор VT2 до тех пор, пока напряжение средней точки не поравняется с заданным.
Когда напряжение средней точки проседает к минусу питания, то усилитель наоборот подтягивает выход «6» к плюсу питания, открывая транзистор VT1, который будет поднимать напряжение средней точки до тех пор, пока оно не поравняется с заданным.
При дрейфе средней точки около заданного напряжения часто происходит переключение между транзисторами, а поскольку коэффициент усиления ОУ без обратной связи имеет величину порядка нескольких тысяч единиц, то стабилизирующий эффект получается достаточно точным, и в большей степени зависит от величины асимметрии нагрузки, коэффициента усиления по току транзисторов VT1 и VT2 и их мощности.
При использовании такой схемы следует учесть, что при необходимости привязать среднюю точку к корпусу устройства, первичный источник питания не должен иметь контакта с корпусом.
При переключении транзисторов могут возникнуть коммутационные помехи из-за значительной собственной индуктивности фильтрующих конденсаторов. Для устранения помех конденсаторы C1 и C2 необходимо зашунтировать керамическими конденсаторами ёмкостью 0,1…0,22 мкФ.
Достоинством схемы является то, что напряжение средней точки можно задать практически на любом уровне от минуса до плюса питания, хотя в большинстве устройств это не требуется.
Для получения стабильных выходных напряжений относительно средней точки не требуется применения двухполярного стабилизатора, для этого достаточно использовать стабилизированный первичный (однополярный) источник питания.
Ниже приведены изображения и фото готового проекта такого делителя питания. В проект добавлен резистор (R3, рисунок 3) в цепь выхода для смягчения условий перегрузки усилителя при замыкании одного плеча или значительной асимметрии нагрузки.
Рисунок 3. Схема делителя напряжения для преобразования однополярного источника питания в двухполярный. |
Рисунок 4.![]() | Рисунок 5. Печатная плата делителя питания. |
исунок 6. Монтажная схема делителя напряжения питания.
Печатная плата выполнена на одностороннем фольгированном текстолите. Изображение на странице масштабировано, использовать его в процессе проблематично. Отпечаток платы в масштабе 1:1 находится в PDF файле проекта, который можно скачать в конце статьи, с него и печатайте.
В этом устройстве рекомендую применять многооборотный потенциометр (подстроечный резистор), с ним легче поймать половинку напряжения при настройке с желаемой точностью. Транзисторы можно взять и другие, всё зависит от мощности нагрузки и наличия. Мне требовалось запитать операционный усилитель с нагрузкой по выходу 1,5 мВт, поэтому особо подбором не заморачивался, взял то, чего было больше из старого распая. Правда, при случайном замыкании питания по крайним точкам у меня сгорел транзистор верхнего плеча и микросхема операционного усилителя схемы делителя. Возможно, тут требуются доработки в сторону защиты и усложнения схемы, но я предпочёл быть более осторожным, и просто заменил убитые детали.
Недавно столкнулся со следующей проблемой, собрал два усилителя НЧ на TDA7294, следующим этапом была сборка импульсного блока двухполярного питания, но как-то не терпелось проверить работоспособность усилителей. Естественно трансформатора с двумя вторичными обмотками на нужное напряжение у меня не оказалось, да и вообще не было у меня трансформатора с двумя вторичными обмотками.
Покопавшись в своем барахле, нашел два не очень мощных трансформатора, каждый имел одну вторичную обмотку, но на разное напряжение. Далее я принял решение собрать плату, которая будет из одной вторичной обмотки делать двухполярное питание.
Устройство, преобразующее двухполярное питание из однополярного, имеет следующую схему:
Схема была найдена в интернете, но в ней нет ничего сложного и объяснять работу данного устройства я не буду.
Компоненты для сборки:
ОБОЗНАЧЕНИЕ | ТИП | НОМИНАЛ | КОЛИЧЕСТВО | КОММЕНТАРИЙ |
VDS1,VDS2 | Выпрямительный диодный мост | Любой на нужное напряжение и ток | 2 | Распространенные KBU-610, KBU-810 |
C1,C5 | Электролит | 4700 мкФ 50В | 2 | |
C2,C6 | Конденсатор неполярный | 100 нФ | 2 | Пленка или керамика |
C3,C4 | Электролит | 470 мкФ 100В | 2 |
Описываемый в этой статье преобразователь двухполярного питания из однополярного не работает с постоянным током на входе преобразователя. Работает только с переменным током. Суть устройства такова, что из одной вторичной обмотки можно сделать двухполярное питание.
Диодные мосты выбирайте любые, какие есть, главное, чтобы по напряжению и току подходили. У меня лежали с давней распайки мосты RBA-401, током 4 Ампера, напряжением 95 Вольт. Для питания одной TDA7294 (+-30В) этого достаточно. Распространенные мосты KBU-610, KBU-810 и другие.
Если вы захотите использовать данное устройство на напряжение больше 45 Вольт, то следует заменить конденсаторы C1,C5 на более высоковольтные. У меня не было электролитов ёмкостью 4700 мкФ, но были 2200 мкФ, их я и поставил 4 штуки.
Неполярные конденсаторы C2,C6 я поставил полипропиленовые, с разборки компьютерных блоков питания.
Трансформатор я использовал кольцевой, с одной вторичной обмоткой, напряжением 29 Вольт, мощностью 50 Вт. После выпрямления получил +-41 Вольт на конденсаторах.
При проверке я запитал TDA7294, выжал из не примерно 35 Вт, при этом просадка напряжения составила +-25 Вольт. Большая просадка напряжения произошла из-за слабого трансформатора. На плате преобразователя, все элементы кроме мостов были холодные, мосты теплые.
Сделаю вывод, что данный преобразователь двухполярного питания из однополярного, работает стабильно, и может использоваться для запитывания усилителей НЧ.
Минус данного устройства заключается в использовании на его входе только переменного тока.
Список компонентов в файле PDF СКАЧАТЬ
Печатная плата СКАЧАТЬ
Похожие статьи
если есть тороидальный трансформатор с которого идет 3 провода : красный-черный-красный . При подключении мультиметра к красному-черному выдает 14,5 в , при подключении к черному-красному выдает 14,5 в , при подключении к красному-красному выдает 30 в , если через ваш преобразователь пустить 2 моих красных провода , то сколько В будет на выходе и можно ли будет таким питанием запитать усилитель на тда7294 ?
На конденсаторе будет +-40 Вольт, многовато, но еще зависит от мощности вашего трансформатора так как обмотка одна на 29 Вольт, она пойдет и на отрицательное и на положительное плечо. На какой ток вторичка расcчитана? Хорошо бы вторичку на вольт так 20-25.
зачем нужны С3 и С4? закоротить их и все?
Залей ещё печятную плату. Ато пишет файл повреждён!
Все работает, лечи комп!
Я извеняюсь! есть вопрос. собрал по схеме с таким же наминалом . но горят кондеры C3,C4 что может быть. подскажите пожалуста))
См. http://patlah.ru/etm/etm-09/radio%20konstryktor/radio_konstryktor/radio_k-41.htm
Чтобы не горели электролиты в цепях переменного тока, их защищают диодами слева, пропуская к плюсу конденсатора только положительную полуволну.
viktor1994 Конденсаторы могут гореть, только в случае К.З. диодного моста.
Собрал по этой схеме для запитки ТДА7293. Трансформатор от «Мелодия 103» на выходе у него +-30В С3 С4 у меня 330мкФ 200В и С1 С5 4000 мкФ(собрал со старых советских). После выпрямления +-40В на холостом ходу. Под нагрузкой -30В +40В. Я не специалист в этом деле, просто написал то что получилось по этой схеме. Плата работает с таким питанием. Как выравнять дисбаланс по питанию?
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Двухполярный регулируемый источник питания на LM317 и LM337.
Микросхемы LM317 и LM337 являются хорошо известными недорогими регуляторами напряжения, способными обеспечить ток до 1,5 А с рассеиваемой мощностью до 20 Вт. LM317 создает положительное выходное напряжение, а LM337 отрицательное выходное напряжение. В своем хозяйстве полезно иметь двухполярный источник питания на LM317 и LM337, обеспечивающий симметричную выходную мощность.
HILDA — электрическая дрель
Многофункциональный электрический инструмент способн…
Однако одновременное изменение обоих выходных напряжений является проблемой. Обычным решением является построение стабилизатора напряжения с использованием операционного усилителя, который отслеживает положительный или отрицательный выход источника питания.
Но в таком случае питание и другие параметры операционного усилителя могут быть ограничивающим фактором для получения требуемой выходной мощности. Другим решением является использование стерео потенциометра для одновременного регулирования выходного напряжения двухполярного блока питания.
Высококачественные стерео потенциометры имеют незначительное отклонение (около ± 5%) между выходами. Если эта разница слишком велика, мы можем использовать дополнительные потенциометры для постройки выходных напряжений до одинакового значения.
Ниже представлена схема двухполярного источника питания с регуляторами напряжения LM317 и LM337. Схема обеспечивает возможность более точно регулировать выходные напряжения с помощью отдельных потенциометров. Кроме того, выходное напряжение может регулироваться практически от 0В, а не от типичных ± 1,25 В.
Схема построена на понижающем трансформаторе 18В-0-18В (X1), диодном выпрямителе (BR1), положительном регуляторе напряжении LM317 (IC1), отрицательном регуляторе напряжения LM337 (IC2), восьми диодах 1N4001 (от D1 до D8) и нескольких дополнительных компонентах.
Переменное напряжение 220В подается на первичную обмотку трансформатора X1. Вы можете выбрать трансформатор в соответствии с вашими максимальными требованиями к выходному напряжению и току. Здесь трансформатор X1 используется для создания регулируемого выходного напряжения до ± 15В.
Диодный выпрямитель BR1 должен быть рассчитан как минимум на 1A. Основные фильтрующие конденсаторы C5 и C6 должны быть не менее 2200мкФ х 40В. Нерегулируемое положительное напряжение подается на контакт 3 IC1, а отрицательное напряжение подается на контакт 2 IC2.
Секция регулируемого источника питания включает в себя LM317, LM337 и стерео патенциометр VR2 (A) + VR2 (B) для одновременной регулировки выходных напряжений. Выходное напряжение LM317 обычно начинается примерно с 1,25В, а начальное выходное напряжение LM337 составляет около -1,25В.
Диоды D1 и D2 создают положительное опорное напряжение около + 1,3В, которое используется в качестве смещения для IC2. Кроме того, D3 и D4 создают отрицательное опорное напряжение около -1,3В, которое используется в качестве смещения для IC1. В связи с этим выходные напряжения V3 и V4 начинаются почти с нулевого уровня.
Если вам нужна более высокая стабильность, то используйте стандартные ИОН на 1,2В, например LM385-1.2, вместо обычных диодов D1-D4. Диоды D5-D8 защищают регуляторы от обратного напряжения.
Установите IC1 и IC2 на соответствующие радиаторы, которые имеют тепловое сопротивление менее 4°C/Вт. Максимальная рассеиваемая мощность может достигать 10 Вт, если вам нужен выходной ток выше 0,5 А при минимальных выходных напряжениях.
При расчете требуемого размера радиатора следует учитывать, что максимальная рассеиваемая мощность LM317 и LM337 в корпусе TO-220 составляет 20Вт, тепловое сопротивление соединения к корпусу составляет 4°C/Вт, а максимальная температура перехода составляет +125°C.
Рисунок печатной платы для двухполярного источника питания и ее компоновка:
Для тестирования подключите схему к сети переменного тока 220 В. Затем к выходу подключите нагрузочные резисторы от 33 до 51Ом с рассеиваемой мощностью не менее 10Вт (предпочтительно выше 20Вт). Установите потенциометры VR1 и VR3 в их средние позиции.
Путем изменения сопротивления VR2 (A) + VR (B) отрегулируйте выходное напряжение до требуемых напряжений, например, около ± 10В. Переменными резисторами VR1 и/или VR3 в случае необходимости подкорректируйте выходное напряжение.
Паяльный фен YIHUA 8858
Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…
Этот источник (Рис.1)питания применялся для питания любительского усилителя мощности ЗЧ и имеет неплохие параметры: выходное напряжение 40В, ток нагрузки 1,2А, коэффициент стабилизации >100. Рис.1. Стабилизированный источник питания +40В, 1,2А. Схема
|
Модуль RP234M. Лабораторный двухполярный блок питания
Спаянная конструкция с инструкцией в упаковке.
Данная конструкция представляет собой лабораторный блок питания с возможностью регулировки выходного напряжения (0…30 В), ограничения тока нагрузки (0…2 А) и индикацией режима ограничения тока.
Схема стабилизации положительного напряжения собрана на компараторе U4.2. Сравнивая выходное напряжение, поделённое на делителе R25 R26, с опорным, сформированным стабилизатором U8 и потенциометром RV6, компаратор формирует выходное напряжение, управляющее состоянием транзистора Q3, который в свою очередь управляет регулирующим элементом Q4.
Ограничение тока осуществляется компаратором U4.1, который сравнивает напряжение падения на шунте R22 с опорным, сформированным потенциометром RV3 и стабилизатором U6. При превышении заданного порога, U4.1 формирует напряжение рассогласования, подаваемое на не инвертирующий вход U4.2, что в конечном итоге приведёт к ограничению выходного напряжения схемы. В режиме ограничения тока засветится светодиод D2.
Схема регулировки отрицательного напряжения и тока работает аналогично. Регулировка выходного напряжения осуществляется потенциометром RV4, а тока — RV1.
Наладка схемы
Для положительной ветви: ручку потенциометра RV3 выкрутить влево до упора, изменять состояние потенциометра RV5 до тех пор, пока не загорится светодиод D2. Для отрицательной ветви проделать те же операции с RV1 и RV2, следя за состоянием D1.
Характеристики:
• Диапазон входных напряжений: 14…35 В;
• Диапазон выходных напряжений: 0…30 В;
• Номинальный выходной ток: 0…2 А;
• Нестабильность выходного напряжения: 1 %.
Комплект поставки:
• Собранный модуль;
• Инструкция по эксплуатации.
Примечания:
• Мощность постоянных резисторов: 0,25 Вт;
• При подключении питающих проводников земляной проводник подключить к обоим клеммам P1, P2;
• Рекомендуется подключать устройство к источнику напряжения проводниками длиной не более 10 см и сечением не менее 2,5 мм2.
ВНИМАНИЕ!
• Транзисторы Q2 и Q4 необходимо установить каждый на радиатор с площадью поверхности не менее 300 см2 каждый, или на общий, площадью не менее 600 см2, с применением диэлектрических термопроводящих подложек.
Примеры применения биполярных источников питания
Мы предложим приложения, основанные на достижении Мацусады.
Что такое биполярный источник питания?
Это четырехквадрантный биполярный источник питания для подачи и отвода энергии. Блок питания доступен с двумя режимами постоянного напряжения (CV) и постоянного тока (CC). Используя преимущества встроенных функциональных генераторов, некоторые серии биполярных источников питания также могут генерировать базовые формы входных сигналов, включая синусоидальную и прямоугольную волну.
Кроме того, доступны произвольные волны.
Для получения дополнительной информации посетите страницу «Технические знания» на нашем сайте.
ИНДЕКС
Автомобили и транспортные средства
Разработка и оценка двунаправленных инверторов и преобразователей
В последние годы источники питания на транспортных средствах перешли с 12 вольт на 48 вольт. Чтобы не отставать от этой тенденции к более высоким напряжениям, в том числе в квазигибридизированных транспортных средствах, пришлось пересмотреть конструкцию различных автомобильных компонентов.Чтобы удовлетворить потребность в дополнительной экономии энергии, нам необходимо разработать такие двунаправленные устройства, как устройства постоянного / постоянного тока, чтобы повысить эффективность хранения регенерированной электроэнергии. Кроме того, по мере того, как компьютеризация автомобилей прогрессирует, быстро возрастает потребность в тестах на шум, включая кривые кривошипа электрических компонентов, установленных на транспортных средствах. Биполярные источники питания являются наиболее подходящими кандидатами для оценки шума, нагрева и отклика этих устройств и компонентов.Кроме того, использование высоких напряжений также важно для оценки электромобилей и сверхвысоких напряжений. Matsusada Precision предлагает широкий ассортимент биполярных источников питания для удовлетворения потребностей каждого пользователя.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной Высокое напряжение
Вот почему выбираются биполярные блоки питания Matsusada
Matsusada предлагает 147 моделей биполярных источников питания, включая высоковольтные и высокомощные, с которыми не могут сравниться наши конкуренты.Это позволяет клиентам выбрать правильный источник питания, который лучше всего подходит для их индивидуальных применений. У нас есть блок питания, который может обеспечить до 2000 Вт от одного блока, что позволяет использовать компактную конфигурацию, когда требуется большая мощность. Источники питания конкурентов могут выдавать максимум около 400 Вт от одного блока.
Разработка и оценка магнитных материалов для двигателей
Биполярные источники питания также используются для оценки гистерезисных характеристик магнитных материалов.Гистерезис — это характеристика, которая сильно влияет на эффективность электромоторов. Для плавного и точного измерения гистерезисных характеристик необходимо использовать высокоскоростной биполярный источник питания.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокая скорость Высокое напряжение
Оценка катушек зажигания
Оценка формы сигнала запуска во время вращения стартера с помощью симулятора является важным методом проверки катушек зажигания.Высокоскоростной биполярный источник питания, способный выдавать различные формы волны, необходим для тестирования современных автомобилей, в которых сложным образом встроены различные электронные устройства. Некоторые из биполярных источников питания Matsusada Precision оснащены функцией памяти, так что необходимые формы сигналов могут быть предварительно сохранены в памяти и вызваны при необходимости для тестирования.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокая скорость
Оценка потерь меди и железа в реакторе большого трансформатора
Биполярные блоки питания часто используются для оценки больших трансформаторов, установленных на специальных транспортных средствах.Эти трансформаторы имеют медные обмотки. При использовании высокочастотного напряжения потери меди происходят из-за так называемого скин-эффекта. В небольших трансформаторах потери меди незначительны. Но более крупные трансформаторы могут сэкономить энергию за счет уменьшения этих потерь. Биполярные источники питания используются для выбора типа проводов для реакторов, чтобы уменьшить потери меди и железа.
Производительность, необходимая для этого приложения: высокая мощность
Разработка датчиков тока и шунтирующих резисторов
По мере роста популярности автомобилей HEV и EV, в том числе специальных транспортных средств, технология контроля электрического тока становится все более важной.Уменьшение потерь электрического тока становится необходимостью, чтобы увеличить расстояние и время в пути автомобилей. Для достижения этого важно улучшить характеристики датчиков электрического тока, которые контролируют ток, протекающий от аккумуляторов к различным электрическим и электронным устройствам в автомобилях. Биполярные источники питания хорошо подходят для оценки точности, скорости отклика и температуры датчиков электрического тока.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной Высокое напряжение
Разработка и оценка двигателей и периферийного оборудования
При оценке двигателей, использующих переменный источник питания общего назначения, источник питания может быть поврежден или выйти из строя из-за противодействия электродвижущей силе при оценке некоторых элементов.Поэтому при разработке и оценке двигателей использовалась комбинация электронных нагрузок и регулируемого источника питания. Поскольку биполярный источник питания может выводить сигнал во всех четырех квадрантах, нет необходимости объединять электронные нагрузки. Однако до сих пор не было доступно двухполюсных источников питания большой мощности, поэтому можно было оценивать только двигатели с малой номинальной мощностью. Компания Matsusada Precision разработала компактный биполярный источник питания высокой мощности, который позволяет также оценивать большие двигатели.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной Высокое напряжение
Оценка электромагнитных клапанов
Скорость работы электромагнитных клапанов влияет на расход топлива автомобилей. Наш биполярный источник питания способен обеспечивать высокую скорость реакции при проверке работы электромагнитных клапанов.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокоскоростной
Разработка и оценка разъемов
Автомобили с электронным управлением содержат большое количество сложных кабелей и разъемов.Отсутствие оценки шума и тепла может привести к серьезной аварии. Биполярные источники питания используются для имитации различных источников шума.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной
Моделирование кривых проворачивания двигателя на спецтехнике
Необходимо моделировать кривые проворачивания коленчатого вала различных автомобилей, в том числе специальных. С помощью мощного или высокоскоростного двухполюсного источника питания можно моделировать кривые запуска различных типов специальных транспортных средств.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной
Общая электроника / электротехника
Разработка и оценка инверторов и преобразователей
Инверторы и преобразователи широко используются в различных отраслях промышленности, включая бытовые электроприборы, промышленное оборудование и автомобили. Биполярные источники питания используются при оценке таких продуктов, например, при тестировании вариаций на входе и измерении эффективности.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокое напряжение
Разработка и оценка двигателей
Если двигатель оценивается с использованием переменного источника питания общего назначения, он может быть поврежден или выйти из строя из-за противодействия электродвижущей силе. Биполярные источники питания могут поглощать любую противодействующую электродвижущую силу, которая может возникнуть при оценке двигателей.
Производительность, необходимая для этого приложения: высокая мощность
Генерация магнитного поля
Биполярные источники питания также используются для оценки магнитных датчиков, таких как устройства Холла, для измерения магнитных характеристик полупроводников с помощью памяти MRAM нового поколения и для проверки работы электромагнитных клапанов.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной
Разработка и оценка светодиодов, силовых светодиодов и светодиодов
Биполярные источники питанияиспользуются для включения и выключения светодиодных или LD-устройств с высокой скоростью и выполнения долговременных испытаний на срок службы, подавляя накопление тепла.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокоскоростной
Вот почему выбираются биполярные блоки питания Matsusada
Мощность, подаваемая на оптические полупроводники, относительно мала.Наш настольный биполярный источник питания, доступный только от Matsusada, может быть использован для этого приложения. Нет необходимости в большом энергоснабжающем оборудовании. Наш настольный биполярный источник питания позволяет проводить простые тесты, требующие 60 Вт или меньше.
Разработка и оценка разъемов
Растет число случаев, когда термический КПД соединителей может быть улучшен для экономии энергии. Биполярные блоки питания реагируют с высокой скоростью, что позволяет проводить тепловые оценки до и сразу после подачи напряжения.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной
Разработка и оценка аккумуляторов и зарядных устройств
Биполярные источники питания, способные выводить сигнал в четырех квадрантах, широко используются для оценки характеристик батарей, моделирования поведения батарей и оценки зарядных устройств батарей.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокое напряжение Высокоскоростной
Моделирование выходных сигналов
Периферийное оборудование, такое как бытовые электроприборы и другие электрические устройства, обычно требует определенных форм сигналов.Необходимо проверить, не будут ли бытовые электроприборы и другие электрические устройства нормально работать, если формы сигналов от внешних источников искажены. Биполярные источники питания отлично подходят для таких испытаний. Путем моделирования и вывода сигналов, которые могут вызвать сбои в работе, можно проверить надежность бытовых электроприборов и других электрических устройств.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокоскоростной
Гальваническая промышленность
Периодическое обратное гальваническое покрытие и анодирование
ГальваникаPR — это высокоточный метод нанесения покрытия.После первого нанесения покрытия прикладывают отрицательное напряжение, чтобы удалить выступы или грязь с поверхности покрытия. Эта процедура повторяется для удаления любых краев с плакированной поверхности, что позволяет точно покрыть поверхность объекта. Поскольку биполярные источники питания могут выводить сигнал в четырех квадрантах, требуется только один источник питания вместо двух. Время цикла нанесения гальванического покрытия PR может быть уменьшено за счет использования мощных, высокоскоростных биполярных источников питания Matsusada.При анодировании, если к покрываемому объекту прикладывается низкое напряжение определенной частоты, скорость химической реакции может быть увеличена. Когда необходимо покрыть множество объектов, и поскольку каждый из разных объектов имеет свою частоту, с которой может усиливаться химическая реакция, использование соответствующей частоты увеличивает эффективность анодирования.
Производительность, необходимая для этого приложения: Высокая мощность Высокая скорость
Point Вот почему были выбраны биполярные блоки питания Matsusada
Наилучшая частота нанесения зависит от размера и площади поверхности покрываемых объектов.Matsusada Precision предлагает широкую линейку биполярных источников питания для удовлетворения почти всех потребностей в частоте.
Испытание конденсаторов на пульсацию
Широкополосные биполярные источники питания доступны для тестирования пульсаций, реагируя на более высокие частоты. Они полностью оснащены функциями безопасности, включая снижение тока. Кроме того, биполярные источники питания, которые могут добавлять переменный ток к постоянному, подходят для оценочных испытаний и старения.
Оценка ВАХ фотоэлектрических панелей
Биполярные источники питания используются для измерения ВАХ путем снижения тока, который подобен электронным нагрузкам, для контроля напряжения / тока в данный момент.Они также подходят для полевых испытаний с использованием солнечной энергии.
Усиление сигналов цифровых функциональных генераторов
Поскольку четырехквадрантные биполярные источники питания обеспечивают выходной сигнал усиленной формы волны, созданной функциональным генератором, без изменений, их можно применять для обработки, такой как нанесение импульсов и обработка поверхности.
Биполярные источники питания Модельный ряд
Для получения дополнительной информации о наших линейках продуктов для высокого напряжения, пожалуйста, обратитесь к странице «Усилитель высокого напряжения».
Что такое биполярный источник питания? (Базовые знания)
Усилитель высокого напряжения
Усилитель высокого напряжения преобразует входное напряжение в форму волны высокого напряжения, как показано на рис. 1. В наши дни спрос на высоковольтные усилители все больше и больше растет, и теперь они становятся незаменимым инструментом для исследований и разработок, экспериментов и интеграции в систему для таких областей, как электроника, физика, биохимическая и медицинская промышленность. Благодаря технологиям высокого напряжения Matsusada Precision Inc.производит различные усилители высокого напряжения для удовлетворения всех требований клиентов.
* У нас есть усилители, разработанные специально для электростатических патронов или PZT. За подробностями обращайтесь к нашим торговым представителям.
(рисунок 1)Четырехквадрантный выходной диапазон
Усилитель высокого напряженияобычно оснащен функцией «стока» для выходных токов, которая обеспечивает работу с постоянным напряжением независимо от типа нагрузки, емкостной или проводящей. (Рисунок.2) Поскольку он обеспечивает быстрый отклик, это идеальный источник питания для приложений, требующих выхода переменного тока.
Matsusada Усилители высокого напряжения — все усилители биполярного типа и могут работать во всей четырехквадрантной области. (I, II, III и IV участки)
- Vomax: Номинальное выходное напряжение
- Iomax: Номинальный выходной ток
Скорость нарастания
Ответственность за наш высокоскоростной усилитель определяется скоростью нарастания напряжения (SR).Пошаговая ответственность нашего усилителя показана на рис. 3.
SR = ΔV / мкСм
При меньшей амплитуде выходного сигнала время отклика сокращается. Серия AMP достигает максимального значения SR = 700 В / мкСм.
(рис.3)Время нарастания (ступенчатая характеристика)
Отклик на скачок может быть обозначен временем нарастания. (рис.4) Обычно время нарастания отклика усилителя (= полоса пропускания) fc (Гц) определяется формулой, приведенной ниже.
тр 0.35 / fc.
Время спада tf равно tr.
(рис.4)Частотная характеристика
Отклик усилителей Matsusada описывается как «полоса частот». При качании выхода с синусоидальной формой волны с номинальной резистивной нагрузкой размах выхода (амплитуда) уменьшается по мере увеличения входной частоты. Частотная характеристика в спецификации — это частота fc, при которой размах выходного сигнала составляет 70% (-3 дБ). (рис. 5)
Если требуется четкая форма выходного сигнала, выберите усилитель высокого напряжения, который имеет достаточно высокую полосу частот по сравнению с требуемой частотой.Как правило, требуется от трех до пяти раз больше полосы частот для синусоидального сигнала и примерно в 10 раз больше для прямоугольного сигнала. В случае недостаточной ширины полосы частот размах выходного сигнала должен быть уменьшен, а разность фаз должна быть большой, поэтому потребуются некоторые решения, такие как контроль формы выходного сигнала.
* Избегайте постоянного ввода высокочастотного сигнала, который снижает выходную частоту усилителя.Усилитель выйдет из строя из-за увеличения внутренних потерь.
Емкостная нагрузка
Когда к источникам питания подключена емкостная нагрузка 100 пФ или более (включая паразитную емкость выходного провода), выходное напряжение может колебаться. В этом случае установите последовательно на выходе высоковольтное сопротивление от 100 Ом (при 0,1 мкФ) до 1000 Ом (при 1000 пФ). Обратите внимание, что полоса частот будет ограничена в соответствии с формулой, записанной на правом рисунке, когда усилитель используется с емкостной нагрузкой.
Кроме того, когда усилитель используется для такого использования, как коронный разряд, будет течь ток, превышающий номинальный, и это плохо скажется на усилителе. В этом случае, а также время для использования усилителя с емкостной нагрузкой, установите выходное сопротивление и ограничьте ток.
* Избегайте постоянного ввода высокочастотного сигнала, который снижает выходную частоту усилителя. Усилитель выйдет из строя из-за увеличения внутренних потерь.
Важное примечание для использования всех характеристик высокоскоростного усилителя высокого напряжения
Выходной кабель усилителей высокого напряжения не экранирован. Если выходной кабель имеет некоторую паразитную способность относительно земли (заземление или металлические предметы), выходное напряжение будет синусоидальным или стоп-сигналом, и будет потребляться дополнительный ток. Поскольку этот ток идет параллельно нагрузке, может произойти следующее появление.
- Скорость нарастания или падение частоты отклика
- Форма волны искажена или изменена
При наличии паразитной емкости C на выходе ток утечки C будет таким, как показано ниже.
Решение
Убедитесь в правильном подключении, чтобы максимально снизить паразитную емкость высоковольтного кабеля.
- Выходной кабель должен быть как можно короче.
- Не приближайте выходной кабель к полу, столам или металлическим предметам.
- Выходной кабель не имеет экранирования.
Информация о связанных статьях в разделе «Технические знания»
Биполярные источники питания, источники питания с одним выходом и регулируемые источники питания на основе понижающего преобразователя
Введение
Настольный источник питания (PS) обычно имеет четное количество клемм (без учета порта шасси) — с одной положительной клеммой и одной отрицательной клеммой.Использовать настольный источник питания для получения выхода с положительной полярностью очень просто: установите отрицательный выход на GND, а положительное выходное напряжение на положительном выходе. Так же легко получить отрицательное питание, изменив настройку в обратном направлении. Но как насчет создания биполярного источника питания, при котором на нагрузку поступают как положительное, так и отрицательное напряжение? Это тоже относительно просто — просто подключите положительный вывод одного лабораторного канала к отрицательному выводу другого канала и назовите его GND. Два других терминала, минус и плюс, являются соответственно положительным и отрицательным питанием.В результате получается трехконтактный биполярный источник питания с доступным заземлением, положительным и отрицательным уровнями напряжения. Поскольку используются три клеммы, после источника питания должен быть какой-то переключатель между положительным и отрицательным питанием.
Что делать, если приложение требует, чтобы одна и та же клемма источника питания была положительной или отрицательной — схема, в которой к нагрузке подаются только две клеммы? Это не чисто академический вопрос. Существуют приложения в автомобильной и промышленной среде, где требуются двухполюсные регулируемые источники питания с двумя выводами.Например, двухконтактные биполярные блоки питания используются в самых разных областях, от тонирования окон до испытательного и измерительного оборудования.
Как отмечалось ранее, традиционный биполярный PS производит два выхода с использованием трех выходных клемм: положительный, отрицательный и GND. Напротив, источник питания с одним выходом должен быть оборудован только двумя выходными клеммами : одной GND и другой, которая может быть положительной или отрицательной. В таких приложениях выходное напряжение можно регулировать относительно заземления с помощью одного управляющего сигнала в полном диапазоне от минимального отрицательного до максимального положительного.
Существуют контроллеры, специально разработанные для реализации функции биполярного питания, такие как LT8714, синхронный контроллер с биполярным выходом. Тем не менее, для многих автомобильных и промышленных производителей тестирование и квалификация специализированной ИС требует определенных затрат времени и денег. Напротив, многие производители уже прошли предварительную квалификацию понижающих преобразователей и контроллеров, поскольку они используются в бесчисленных автомобильных и промышленных приложениях. В этой статье показано, как использовать понижающий преобразователь для создания биполярного источника питания, когда специальная биполярная ИС питания не подходит.
Описание схемы и функциональные возможности
На рисунке 1 показано решение на основе понижающего преобразователя для биполярного (двухквадрантного) регулируемого источника питания. Диапазон входного напряжения от 12 В до 15 В; выходное напряжение — любое напряжение в диапазоне ± 10 В, регулируемое блоком управления, которое поддерживает нагрузки до 6 A. ИС понижающего контроллера с двумя выходами является центральным компонентом этой конструкции. Один выход, подключенный по схеме понижающего-повышающего напряжения, генерирует стабильное напряжение –12 В (то есть отрицательная шина –12 В на рисунке 1, с силовой цепью, состоящей из L2, Q2, Q3 и выходного фильтра C O2 ).
Рисунок 1. Электрическая схема двухполюсного регулируемого источника питания с двумя выводами.Шина –12 В служит заземлением для второго канала, при этом контакты заземления контроллера также подключены к шине –12 В. В целом, это понижающий понижающий преобразователь, в котором входное напряжение равно разнице между –12 В и IN . Выход регулируется и может быть положительным или отрицательным относительно GND. Обратите внимание, что выходной сигнал всегда положительный по отношению к шине –12 В и включает силовую передачу, состоящую из L1, Q1, Q4 и C O1 .Резисторный делитель обратной связи R B –R A устанавливает максимальное выходное напряжение. Значение этого делителя регулируется схемой управления выходным напряжением, которая может регулировать выходное напряжение до минимального выходного напряжения (отрицательный выход), подавая ток в R A . Характеристики запуска приложения устанавливаются завершением контактов RUN и TRACK / SS.
Оба выхода работают в режиме принудительной постоянной проводимости. В схеме управления выходом источник тока от 0 мкА до 200 мкА, I CTRL , подключен к отрицательной шине, как это было проверено в лаборатории, но он также может быть привязан к заземлению.Фильтр нижних частот R F1 –C F снижает быстрые переходные процессы на выходе. Чтобы уменьшить стоимость и размер преобразователя, выходные фильтры сформированы с использованием относительно недорогих поляризованных конденсаторов. Дополнительные диоды D1 и D2 предотвращают развитие обратного напряжения на этих конденсаторах, особенно при запуске. В диодах нет необходимости, если используются только керамические конденсаторы.
Тестирование и оценка преобразователя
Это решение было протестировано и оценено на основе LTC3892 и оценочных комплектов DC1998A и DC2493A.Преобразователь хорошо показал себя в ряде тестов, включая регулировку линии и нагрузки, переходные характеристики и короткое замыкание на выходе. На рис. 2 показан запуск при нагрузке 6 А с выходом +10 В. Линейность функции между управляющим током и выходным напряжением показана на рисунке 3. По мере увеличения управляющего тока от 0 мкА до 200 мкА выходное напряжение уменьшается с +10 В до –10 В. На рисунке 4 показаны кривые эффективности.
Рис. 2. Формы сигналов при включении резистивной нагрузки. Рисунок 3.V OUT как функция управляющего тока I CTRL . Когда I CTRL увеличивается с 0 до 200 мкА, выходное напряжение падает с +10 В до –10 В. Рисунок 4. Кривые КПД для положительного и отрицательного выхода.Модель биполярного двухполюсного источника питания LTspice ® была разработана, чтобы упростить внедрение этого подхода, позволяя разработчикам анализировать и моделировать описанную выше схему, вносить изменения, просматривать формы сигналов и изучать нагрузки на компоненты.
Основные формулы и выражения, описывающие эту топологию
Этот подход основан на отрицательной шине V NEG , генерируемой понижающе-повышающей секцией конструкции.
Где V OUT — абсолютное значение максимального выходного напряжения, а K m — коэффициент от 0,1 до 0,3. K m ограничивает минимальный рабочий цикл понижающего преобразователя. V NEG также устанавливает минимальное значение V IN :
Где V BUCK — входное напряжение для понижающей секции и, таким образом, представляет максимальное напряжение напряжения на полупроводниках преобразователя:
V BUCK (MAX) и V BUCK (MIN) — это максимальное и минимальное напряжения понижающей части этой топологии, соответственно.Максимальный и минимальный рабочий цикл и ток индуктора понижающей секции можно описать следующими выражениями, где I OUT — выходной ток:
Рабочий цикл понижающе-повышающей секции ПС:
Входная мощность понижающей секции и, соответственно, выходная мощность понижающей-повышающей:
Выходной ток промежуточно-повышающей секции и ток ее индуктора:
Преобразователь мощности и входного тока.
Изменения выходного напряжения выполняются путем подачи тока в резисторный делитель обратной связи понижающей секции.Настройка управления выходным напряжением показана в разделе схемы управления выходным напряжением на Рисунке 1.
Если дано R B , то
, где V FB — напряжение на выводе обратной связи.
Когда источник тока I CTRL подает нулевой ток в R A , выходное напряжение понижающего преобразователя имеет максимальное положительное значение (V BUCK (MAX) ) относительно отрицательной шины и максимального выходного напряжения. (+ V OUT ) относительно GND.Чтобы создать отрицательное выходное напряжение на нагрузке (относительно GND), выходное напряжение уменьшается до минимального значения, V BUCK (MIN) , относительно отрицательного выходного напряжения (–V OUT ), вводя ΔI в резистор R A делителя напряжения понижающего.
Числовой пример
Используя предыдущие уравнения, мы можем рассчитать напряжение, ток через компоненты силовой передачи и параметры цепи управления для биполярного источника питания.Например, следующие расчеты относятся к источнику питания, генерирующему ± 10 В при 6 А при входном напряжении 14 В.
Если K м равно 0,2, то V NEG = –12 В. Проверка условий минимального входного напряжения V IN ≥ | V NEG |. Напряжение на полупроводнике V BUCK составляет 26 В.
Максимальное напряжение понижающей секции составляет V BUCK (MAX) = 22 В относительно отрицательной шины, устанавливая выходное напряжение +10 В относительно GND.Минимальное напряжение, V BUCK (MIN) = 2 В, соответствует выходному напряжению –10 В относительно GND. Эти максимальное и минимальное напряжения соответствуют максимальному и минимальному рабочим циклам, D BUCK (MAX) = 0,846, D BUCK (MIN) = 0,077 и D BB = 0,462.
Мощность можно рассчитать, приняв КПД 90%, производя P OUT (BB) = 66,67 Вт, I OUT (BB) = 5,56 A, I L (BB) = 10.37 A, и P BB = 74,074 Вт.
Для выходного напряжения +10 В (как показано на рисунке 1) ток цепи управления, ΔI, равен 0 мкА, тогда как для выходного напряжения –10 В, ΔI = 200 мкА.
Заключение
В этой статье представлена конструкция биполярного двухполюсного источника питания. Обсуждаемый здесь подход основан на топологии понижающего преобразователя, который является основным элементом современной силовой электроники и, следовательно, доступен в различных формах, от простых контроллеров с внешними компонентами до полных модулей.Использование понижающей топологии дает проектировщику гибкость и возможность использовать предварительно аттестованные детали, что экономит время и деньги.
Биполярные источники питанияработают в широком диапазоне напряжений
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20baf4» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Содержание электронного дизайна Com Content 74579 Zollo168x140 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2012/10/electronicdesign_com_content_content_74579_zollo168x140.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% В предыдущей статье я писал о генерировании отрицательного напряжения с помощью стандартного униполярного источника питания постоянного тока, оснащенного реле с изменением полярности (см.« Turn Положительное напряжение отрицательное с реле ») . Этот метод хорошо работает для определенных приложений, а именно для тех, где требуются дискретные условия тестирования, которые иногда являются положительными, а иногда отрицательными.
Для таких приложений реле с изменением полярности предлагают недорогой способ генерировать желаемое положительное / отрицательное напряжение.Однако эти реле также имеют три существенных ограничения: прерывание питания во время работы реле с изменением полярности, невозможность обеспечить небольшие положительные и отрицательные напряжения и увеличенное время выполнения теста.
Что такое биполярный источник питания?
Биполярный источник питания преодолевает эти ограничения. Что наиболее важно, он может обеспечивать как положительное, так и отрицательное напряжение от одной пары клемм. Реле для переключения полярности отсутствуют, поэтому биполярный источник питания может плавно переходить от положительного через ноль к отрицательному напряжению.Он также регулирует нулевое напряжение или другие очень малые напряжения. По сути, биполярные источники питания представляют собой большие усилители мощности со связью по постоянному току. Фактически, их иногда называют биполярными усилителями мощности.
Часто биполярный блок питания называют четырехквадрантным блоком питания. Возьмем, например, геометрическое место выходных напряжений и токов для биполярного источника питания, нанесенное на набор осей (рис. 1) . Обратите внимание, что биполярный источник питания может генерировать положительные и отрицательные напряжения, а также положительные и отрицательные токи.В результате источник питания будет работать где угодно в четырех квадрантах — отсюда и прозвище «четырехквадрантный источник питания».
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20baf6» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Содержание электронного дизайна Com Content 74579 74579 Fig1 Sm «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2012/10/electronicdesign_com_content_content_74579_74579_fig1_sm.png?auto=format&w=14max embed-caption = «»]}%
1.Четырехквадрантный биполярный источник питания может генерировать положительные и отрицательные выходы и токи.
Напротив, стандартный источник питания постоянного тока генерирует только положительное напряжение. Таким образом, это однополярный источник питания, работающий только в одном квадранте (только с положительным напряжением и положительным током).
Два квадранта против. Четыре квадранта
Некоторые блоки питания будут работать всего в двух квадрантах (рис. 2) . Они всегда генерируют положительное напряжение, но также могут обеспечивать ток (положительный ток) или сток (отрицательный ток).Такие источники питания особенно подходят для тестирования аккумуляторов или цепей зарядки аккумуляторов, которое включает как ток источника (например, заряд аккумулятора), так и ток потребления (например, разряд аккумулятора).
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20baf8» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = »Содержание электронного дизайна Com Content 74579 74579 Fig2 Sm «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2012/10/electronicdesign_com_content_content_74579_74579_fig2_sm.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%
2. Помимо четырехквадрантного биполярного источника питания есть варианты одно- и двухквадрантного униполярного источника питания. Эти варианты лучше подходят некоторые приложения, например, тестирование батарей.
Применение биполярных источников питания
Как правило, биполярный источник питания обеспечивает гораздо более широкую полосу пропускания, чем обычный источник питания, что означает, что он может быстро переключаться с одного напряжения на другое. Поэтому, когда тест требует генерации быстрого сигнала, такого как узкий импульс, некоторые инженеры выбирают биполярный источник питания.
Для этого теста биполярное питание работает только в квадранте 1 (положительное напряжение, положительный ток), но желаемой характеристикой является скорость биполярного режима. В то время как обычный униполярный источник постоянного тока может создавать длительность импульса 100 мс, а высокопроизводительный униполярный источник постоянного тока может создавать длительность импульса 1 мс, биполярный источник питания часто обеспечивает длительность импульса менее миллисекунд.
Поскольку биполярные источники питания вырабатывают положительные и отрицательные напряжения и токи, они являются идеальным выбором для тестирования магнитных и индуктивных устройств, таких как двигатели, индукторы, магниты, катушки и магнитные датчики.Они также хорошо подходят для генерации сигналов, которые колеблются между положительным и отрицательным напряжением, чтобы имитировать выходной сигнал датчиков.
Кроме того, для тестирования батарей можно использовать биполярные источники питания. Напряжение никогда не становится отрицательным при тестировании батарей, а это значит, что нужны только два из четырех квадрантов биполярного источника питания.
Другое приложение включает тестирование солнечных элементов. При освещении солнечный элемент становится источником энергии. Таким образом, для поглощения выходной энергии солнечной панели требуется электронная нагрузка.
Для тестирования солнечных элементов биполярный источник питания может поглощать ток и действовать как электронная нагрузка в квадранте 2 (где напряжение положительное, а ток отрицательный). Однако другой важный тест касается измерения темнового тока солнечного элемента (рис. 3) . В этом тесте солнечный элемент не освещается, а на панель подается обратное (отрицательное) напряжение. Ток будет течь в панель, что позволяет оценить внутреннее сопротивление солнечного элемента и характеристики диода.
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20bafa» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Содержание электронного дизайна Com Content 74579 74579 Рис. 3 Sm «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2012/10/electronicdesign_com_content_content_74579_74579_fig3_sm.png?auto=format&w=14max embed-caption = «»]}%
3. При измерении темнового тока солнечного элемента биполярное питание создает отрицательное напряжение и переводит солнечную панель в состояние обратного смещения.
При биполярном питании тест может выполняться в прямом направлении, при этом солнечная панель вырабатывает энергию, а биполярный источник питания действует как электронная нагрузка. Впоследствии может быть проведен тест темнового тока, при котором биполярный источник питания создает отрицательное напряжение и переводит солнечную панель в состояние обратного смещения.
Резюме
Биполярный источник питания кажется идеальным источником питания, поскольку он может обеспечивать любое напряжение от положительного до нуля и до отрицательного.Однако в нем есть несколько ограничений. Во-первых, из-за сложности конструкции эти блоки питания обычно намного дороже, чем их униполярные блоки питания постоянного тока.
Во-вторых, стандартные униполярные блоки питания постоянного тока могут адекватно работать с большинством приложений питания постоянного тока, поэтому большинство производителей блоков питания не предлагают широкий выбор биполярных блоков питания. Таким образом, найти правильный биполярный источник питания может быть сложно. Таким образом, биполярные источники питания, как правило, доступны только как специализированные продукты (например,g., источники очень высокоточных измерительных единиц при маломощных или больших, мощных источниках).
В-третьих, большинство биполярных источников питания являются линейными. Следовательно, они довольно большие и тяжелые, особенно на большой мощности.
TTMS Engels
Источники питания униполярные, двунаправленные и биполярные (рекуперативные)
Обычные стандартные блоки питания постоянного тока работают в одном квадранте; положительное напряжение и положительный ток. Униполярные блоки питания, двунаправленные блоки питания и биполярные блоки питания отличаются от «обычных» блоков питания постоянного тока, поскольку они могут работать в нескольких квадрантах.
Источники питания униполярные
В случае униполярного источника питания (также известного как двунаправленный источник питания) это два квадранта. И затем мы должны провести дополнительное различие между источниками питания с положительным током и положительным или отрицательным напряжением и источниками питания с положительным напряжением и положительным или отрицательным током.
Источники питания униполярные
Однополярный источник питания с положительным током и положительным или отрицательным напряжением используется, например, как усилитель для функционального генератора или как источник питания для фотоумножителя.
Вторая форма (с положительным напряжением и положительным или отрицательным током) сегодня более распространена. Например, в качестве зарядного устройства / разрядника аккумуляторов. Или для тестирования двунаправленных преобразователей постоянного тока (производство электромобилей), двигателей постоянного тока (из-за противодействия EMK) или в качестве эмулятора батареи.
Биполярные блоки питания
Четырехквадрантные биполярные источники питания могут обеспечивать как ток (источник питания), так и поглощать ток (нагрузка). И это как с положительным, так и с отрицательным напряжением.Четырехквадрантные источники питания часто используются в качестве эмуляторов сетки или питания в контурном усилителе.
Эти источники питания часто являются рекуперативными при более высоких уровнях мощности. Затем потребляемая мощность (режим нагрузки) преобразуется обратно в мощность переменного тока, которая возвращается в сеть. Таким образом, вы экономите деньги несколькими способами. Прежде всего, возвращенная энергия вычитается из счета за электроэнергию. Кроме того, вам не нужна система кондиционирования воздуха для рассеивания этой энергии, которая обычно преобразуется в тепло.А в некоторых случаях вы также экономите на счетах за электроэнергию, потому что вам не нужно более мощное подключение к сети. И, конечно же, вы также сохраняете окружающую среду.
Биполярные блоки питания
Обзор блоков питания
Для полного обзора униполярных и биполярных источников питания в нашем ассортименте продукции мы хотели бы отослать вас на обзорные страницы:
Двухквадрантные блоки питания
Четырехквадрантные блоки питания
Биполярный источник питания — 4-квадрантный источник питания Lineair
Лист данных BOP
Биполярный источник питания с BOP 100, 200 и 400 Вт (линейный)
Kepco, Inc BOP 100 Вт, 200 Вт и 400 Вт — это высокоскоростные операционные усилители с полным 4-квадрантным биполярным режимом работы.Их выход поддерживает как устойчивый постоянный ток, так и воспроизведение сигналов переменного тока произвольной формы. Выходы напряжения и тока можно регулировать плавно и линейно во всем номинальном плюсовом и минусовом диапазонах, плавно переходя через ноль без переключения полярности. BOP может управляться стандартно с передней панели и / или посредством аналогового управления. Дополнительно BOP может управляться с помощью 16-битной интерфейсной сменной карты GPIB / RS232. Аналоговые счетчики BOP могут быть опционально заменены цифровыми счетчиками.
Оптимизированная модель для индуктивных и емкостных нагрузок
В качестве опции (суффикс L) модели Kepco на 200 Вт (кроме BOP 200-1M) и 400 Вт BOP могут быть оптимизированы для управления индуктивными нагрузками. Эти блоки BOP разработаны для стабильной работы в режиме ограничения тока или тока для нагрузок до 1 Генри. Они также устойчивы при любой комбинации нагрузок серии R-L.
В качестве опции (суффикс C) модели Kepco на 200 Вт (кроме BOP 200-1M) и 400 Вт BOP могут быть оптимизированы для управления емкостными нагрузками до 10 миллифарад.
Характеристики продукта Биполярный источник питания
- Модели мощностью 100, 200 и 400 Вт
- ± 20, 36, 50, 72, 100 и 200 вольт модели
- Источник 100% и сток 50% номинальной выходной мощности
- Отдельные цепи управления напряжением и током с автоматическим переключением между основным каналом и ограничительным каналом
- Элементы управления и сигналы флажков, доступные через 50-контактный порт на задней панели
- Обнуляемый предусилитель для масштабирования и суммирования внешних сигналов
- Дополнительные цифровые измерители (суффикс -D)
- Дополнительное цифровое управление через GPIB или RS 232 (суффикс -4886)
- Новый Дополнительное цифровое управление через Ethernet (суффикс -802E)
- Параллельное и последовательное соединение идентичных моделей
- Установка в стандартные 19-дюймовые стойки
- Гарантия 5 лет
Дополнительная информация
Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы запросить дополнительную информацию о биполярном источнике питания Kepco.
— линейные и гибридные
Компания Kepco уже несколько десятилетий известна своими биполярными источниками питания, которые используются во многих приложениях, таких как управление пучком частиц, нейтрализация магнитного поля, моделирование и тестирование аккумуляторов, магнитные приложения, медицинская визуализация, тестирование солнечных панелей и многое другое. Биполярные источники питания Kepco работают в 4-х квадрантах и, таким образом, могут подавать и отдавать энергию в / от нагрузки вплоть до высоких частот.
Что такое четырехквадрантный биполярный источник питания
Нормальные Источники питания работают в одном квадранте, передавая питание на нагрузку. BOP (биполярные операционные усилители мощности) Kepco работают во всех четырех квадрантах оси напряжение-ток, поэтому их выходное напряжение может плавно изменяться от отрицательного к положительному напряжению, а выходной ток также может колебаться от положительных до отрицательных значений. Результатом этого является то, что противовыбросовый превентор будет функционировать как источник или приемник, что означает, что он будет либо подавать мощность на нагрузку, либо поглощать мощность от нагрузки.Для этого BOP построен как усилитель мощности с биполярным выходом, имеющий полосу частот намного больше, чем у обычного источника питания. Полоса частот зависит от модели и варианта.
Биполярные блоки питания моделей
Kepco предлагает 3 серии биполярных источников питания:
- Низковольтный импульсный режим мощностью 1 кВт с рекуперативным стоком
- Линейные низковольтные линии мощностью 200 и 400 Вт
- Высоковольтный линейный сигнал мощностью 40 Вт
Изображение | BOP Серия | Описание |
Высокая мощность | Рекуперативная раковина Switch-Mode 1 кВт ± 6, 10, 20, 25, 36, 50, 72, 100 Вольт Цифровой контроллер с генератором сигналов произвольной формы | |
линейный | Линейное аналоговое управление мощностью 100, 200 и 400 Вт ± 20, 35, 50, 72, 100, 200 Вольт Опция интерфейса GPIB / RS232 Опция интерфейса Ethernet Версия «L» для высокоиндуктивных нагрузок Версия «C» для высокоемкостных нагрузок | |
Высокое напряжение | 40 Вт линейный ± 500, 1000 В |