Самодельные импульсные блоки питания: Самодельный импульсный блок питания 12В 400Вт на IR2153

Содержание

Самодельный импульсный блок питания 12В 400Вт на IR2153

Иногда в нашей практике бывает необходим довольно мощный нестабилизированный источник постоянного напряжения. От такого источника можно запитать например подогреваемый столик 3D принтера, батарейный шуруповерт или даже мощный усилитель НЧ класса D (в этом случае ИБП стоит оборудовать дополнительным фильтром для уменьшения высокочастотных помех). В случае изготовления источника питания, рассчитанного на мощности 200 — 500 вт дешевле пойти по пути изготовления импульсного источника, так как сетевой трансформатор 50 Гц на такую мощность будет довольно дорог и очень тяжел.

Проще всего такой источник питания собрать по полумостовой схеме на основе драйвера IR2153. Эта микросхема обычно используется в качественных драйверах (электронных балластах) люминесцентных ламп.

Принципиальная схема импульсного блока питания на IR2153

Сетевое напряжение 220В поступает на выпрямитель (диодный мост) через сетевой фильтр на элементах C1, C2, C3, C4, L1. Этот фильтр предотвращает проникновение высокочастотных помех от блока питания в электросеть. Термистор на входе устройства уменьшает бросок тока через диодный мост в момент включения блока питания в сеть, когда происходит заряд конденсаторов C5 и C6.

Катушку сетевого фильтра L1, термистор и конденсаторы C5 и C6 можно извлечь из старого компьютерного блока питания. импульсный силовой трансформатор Т1 придется намотать самостоятельно. Сердечник трансформатора берем также из старого компьютерного блока. Нужно разобрать трансформатор. Для этот помещаем трансформатор в емкость с водой (банку, кастрюльку) так, чтобы он был полностью погружен в жидкость. Ставим ескость на плиту и кипятим примерно полчаса. После этого сливаем воду, извлекаем трансформатор и пока он горячий, пытаемся аккуратно разобрать сердечник. Сматываем с каркаса все заводские обмотки и наматываем новые. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0.8мм. Вторичная обмотка содержит 2 части по 3 витка и намотана «косой» из 7 проводов того же провода диаметром 0.8мм.

Импульсный трансформатор от компьютерного блока питания

Резистор R2 в цепи питания микросхемы должен быть мощностью не менее 2 W и в процессе работы он будет слегка нагреваться. Это нормально. Диодный мост выпрямителя сетевого напряжения можно составить из четырех диодов 1N5408 (3А 1000В). Транзисторы IRF840 нужно установить на радиатор через изолирующие прокладки. желательно установить в корпусе блока питания небольшой вентилятор для охлаждения этих транзисторов и других элементов схемы.

Первое включение блока питания в сеть нужно производить через лампу накаливания мощностью 100вт, включенную последовательно с предохранителем FU1. В момент включения в сель лампа может вспыхнуть, затем она должна погаснуть. Если лампа светится постоянно, это означает что с блоком проблемы — короткое замыкание в монтаже или неисправность компонентом. В этом случае включать блок в сеть напрямую без лампы накаливания нельзя. Нужно найти причину неисправности.

Показы статьи: 245 Посещений сайта: 28993

ИМПУЛЬСНЫЙ БП СВОИМИ РУКАМИ


   На основе готового импульсного трансформатора от компьютерного блока питания можно соорудить мощный самодельный БП на 200 ватт. Схема достаточно проста и в наладке не нуждается. Основа самотактируемый полумостовой драйвер выполненный на микросхеме IR2151.

   Сигнал генератора усиливается каскадом на мощных полевых транзисторах, транзисторы нужно укрепить на теплоотвод. Термистор любой, его можно найти в тех же компьютерных блоках питания. Резистор 47 килоом подобрать с мощностью в несколько ватт. Диод FR107 можно заменить на аналогичный импульсный диод, например на FR207 и т.п. Электролитические конденсаторы использованы для сглаживании пульсаций и подавления сетевых помех, их емкость должна быть от 22 до 470 мкф с напряжением не ниже 200 вольт. Предохранитель можно поставить на 3 ампера. Импульсный трансформатор позволяет получить двухполярное напряжение 12 или 2 вольт, следовательно на выходе при желании можно получить 5 вольт, 10 вольт, 12вольт или 24 вольта. 

   Таким блоком питания можно питать достаточно мощные усилители низкой частоты или же приспособить блок под обыкновенный 12 вольтовый усилитель из серии TDA. Кроме этого блок питания можно дополнить регулятором напряжения и использовать в качестве импульсного лабораторного блока питания. 

   В качестве выпрямителей можно использовать быстрые или ультрабыстрые диоды на 4-10 ампер, отлично подходят диодные сборки из компьютерных блоков питания, там обычно ставят диоды шоттки с током до 20 ампер, диоды тоже желательно укрепить на теплоотвод, но только в том случае, если блок питания предназначен для работы на нагрузку от 100 ватт. Данный блок питания можно использовать как зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, поскольку выходной ток более 10 ампер!


Поделитесь полезными схемами



МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ УМЗЧ

   Для питания усилителей звука большой мощности - от 0,5кВт и выше, с целью снижения габаритов БП необходимы специальные импульсные блоки питания. Взглянем на условную схему такого устройства. 


САМОДЕЛЬНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ГЕНЕРАТОР

    Провел множество экспериментов и обнаружил много интересных вещей: Один провод заземлен на батарею, второй подключен к обычной лампочке. Внутри ионизируется аргон, которым она заполнена, создавая красивые эффекты. Также ее можно брать руками — ионизация еще сильнее.


СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 5 ВОЛЬТ

    Само устройство состоит из нескольких деталей и наладки не требует, работает сразу после включения. На выходе строго 5 вольт, хотя блок питания и не содержит понижающего сетевого трансформатора.


Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками

Доброго времени суток дорогие друзья, в этой статье хочу поделиться с вами своим опытом по созданию импульсных источников питания. Речь пойдет о том как собрать своими руками импульсный источник питания на микросхеме IR2153.
Микросхема IR2153 представляет собой высоковольтный драйвер затвора, на ней строят много различных схем, блоки питания, зарядные устройства и т. д. Напряжение питания варьируется от 10 до 20 вольт, рабочий ток 5 мА и рабочую температуру до 125 градусов Цельсия.
Начинающие радиолюбители побаиваются собрать свой первый импульсный блок питания, очень часто прибегают к трансформаторным блокам. Я в свое время тоже опасался, но все таки собрался и решил попробовать, тем более что деталей было достаточно для его сборки. Теперь поговорим не много о схеме. Это стандартный полумостовой источник питания с IR2153 на борту.

Детали


Диодный мост на входе 1n4007 или готовая диодная сборка рассчитанная на ток не менее 1 А и обратным напряжением 1000 В.
Резистор R1 не менее двух ватт можно и 5 Ватт 24 кОм, резистор R2 R3 R4 мощностью 0,25 Ватт.
Конденсатор электролитический по высокой стороне 400 вольт 47 мкф.
Выходной 35 вольт 470 – 1000 мкФ. Конденсаторы фильтра пленочные рассчитанные на напряжение не менее 250 В 0,1 - 0,33 мкФ. Конденсатор С5 – 1 нФ. Керамический, конденсатор С6 керамический 220 нФ, С7 пленочный 220 нФ 400 В. Транзистор VT1 VT2 N IRF840, трансформатор от старого блока питания компьютера, диодный мост на выходе полноценный из четырех ультрабыстрых диодах HER308 либо другие аналогичные.
В архиве можно скачать схему и плату:


Печатная плата изготовлена на куске фольгированного одностороннего стеклотекстолита методом ЛУТ. Для удобства подключения питания и подключения выходного напряжения на плате стоят винтовые клемники.


Схема импульсного блока питания на 12 В


Преимущество этой схемы в том, что эта схема очень популярная в своем роде и ее повторяют многие радиолюбители в качестве своего первого импульсного источника питания и КПД а разы больше не говоря уже и размерах. Схема питается от сетевого напряжения 220 вольт по входу стоит фильтр который состоит из дросселя и двух пленочных конденсаторов рассчитанных на напряжение не менее 250 – 300 Вольт емкостью от 0,1 до 0,33 мкФ их можно взять из компьютерного блока питания.

В моем случае фильтра нет, но поставить желательно. Далее напряжение поступает на диодный мост рассчитанный на обратное напряжение не менее 400 Вольт и током не менее 1 Ампера. Можно и поставить готовую диодную сборку. Дальше по схеме стоит сглаживающий конденсатор с рабочим напряжением 400 В, поскольку амплитудное значение сетевого напряжение составляет в районе 300 В. Емкость данного конденсатора подбирается следующим образом, 1 мкФ на 1 Ватт мощности, так как я не собираюсь выкачивать из этого блока большие токи, то в моем случае стоит конденсатор на 47 мкФ, хотя из такой схемы можно и выкачивать сотни ватт. Питание микросхемы берется с переменки, здесь организован источник питания резистор R1 который обеспечивает гашение тока, желательно ставить помощнее не менее двух ватт так как осуществляется его нагрев, затем напряжение выпрямляется всего одним диодом и поступает на сглаживающий конденсатор а затем на микросхему. 1 вывод микросхемы плюс питания и 4 вывод это минус питания.

Можно и собрать отдельный источник питания для нее и подать согласно полярности 15 В. В нашем случае микросхема работает на частоте 47 – 48 кГц для такой частоты организована RC цепочка состоящая из резистора R2 15 ком и пленочного или керамического конденсатора на 1 нФ. При таком раскладе деталей микросхема будет работать правильно и вырабатывать прямоугольные импульсы на своих выходах которые поступают на затворы мощных полевых ключей через резисторы R3 R4 номиналы их могут отклоняться в пределах от 10 до 40 Ом. Транзисторы необходимо ставить N канальные, в моем случае стоят IRF840 с рабочим напряжением сток исток 500 В и максимальным током стока при температуре 25 градусов 8 А и максимальной рассеиваемой мощностью 125 Ватт. Далее по схеме стоит импульсный трансформатор, после него идет полноценный выпрямитель из четырех диодов марки HER308, обычные диоды тут не подойдут так как они не смогут работать на высоких частотах, поэтому ставим ультрабыстрые диоды и после моста напряжение уже поступает на выходной конденсатор 35 Вольт 1000 мкФ, можно и 470 мкФ особо больших емкостей в импульсных блоках питания не требуется.

Вернемся к трансформатору, его можно найти на платах компьютерных блоков питания, определить тут его не сложно на фото видно самый большой вот он то нам и нужен. Чтобы перемотать такой трансформатор необходимо прослабить клей, которым склеены половинки феррита, для этого берем паяльник или паяльный фен и потихоньку прогреваем трансформатор, можно опустить в кипяток на несколько минут и аккуратно разъединяем половинки сердечника. Сматываем все базовые обмотки, наматывать будем свои. Из расчета того что мне на выходе нужно получить напряжение в районе 12-14 Вольт, первичная обмотка трансформатора содержит 47 витков проводом 0,6 мм в две жилы, делаем изоляцию между намоткой обычным скотчем, вторичная обмотка содержит 4 витка того же провода в 7 жил. ВАЖНО производить намотку в одну сторону, каждый слой изолировать скотчем, отмечая начало и конец обмоток иначе ни чего работать не будет, а если и будет тогда блок не сможет отдать всю мощность.

Проверка блока


Ну а теперь давайте протестируем наш блок питания так как мой вариант полностью исправен то я сразу подключаю в сеть без страховочной лампы.
Проверим выходное напряжение как видим оно в районе 12 – 13 В не много гуляет от перепадов напряжения в сети.

В качестве нагрузки автомобильная лампа на 12 В мощностью 50 Ватт ток соответственно протекает 4 А. Если такой блок дополнить регулировкой тока и напряжения, поставить входной электролит большей емкости, то можно смело собирать зарядное устройство для авто и лабораторный блок питания.

Перед запуском блока питания необходимо проверить весь монтаж и включаем в сеть через страховочную лампу накаливания 100 Ватт, если Лампа горит в полный накал значит ищите ошибки при монтаже сопли не смытый флюс либо не исправен какой то компонент и т д. При правильной сборке лампа должна слегка вспыхнуть и погаснуть, это нам говорит, что Конденсатор по входу зарядился и ошибок в монтаже нет. Поэтому перед установкой компонентов на плату их необходимо проверять даже если они новые. Еще один не мало важный момент после запуска напряжение на микросхеме между 1 и 4 выводом должно быть не менее 15 В. Если это не так подбирать нужно номинал резистора R2.

Смотрите видео


cxema.org - Мощный импульсный блок питания

В радиолюбительской практике многие самодельные конструкции остаются на полках без внимания по той причине, что не имеют блока питания. Одна из самых повторяемых конструкций - усилитель мощности низкой частоты, которому тоже нужен источник питания. Сетевые трансформаторы для запитки мощных усилителей стоят немало денег, да и размеры и вес иногда некстати. По этому в последнее время широкое применение нашли импульсные блоки питания. Эти блоки имеют полностью электронную начинку и работают в импульсном режиме. За счет повышенной рабочей частоте удается резким образом уменьшить размеры и вес источника питания. Схема такого блока питания была найдена в одном из зарубежных сайтов, недолго думая, решил повторить конструкцию.

Конструкция отличается особой простотой и дешевизной, в моем случае было потрачено всего 5$ на транзисторы и микросхему, все остальное можно найти в нерабочем компьютерном блоке питания.

Мощность такого блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно только поменять диодный выпрямитель и электролиты, вместо 220 мкФ, поставить на 470.

Термистор - любой, он сохранит транзисторы во время броска напряжения при подачи питания. Имеется также сетевой фильтр, который состоит из дросселя и пленочных конденсаторов, в какой-то мере сглаживает сетевые помехи и пульсации.

Выпрямитель можно взять готовый, от компьютерного БП или собрать мост из диодов с током 3 А и более, обратное напряжение диодов не менее 400Вольт.

Полевые ключи - в моем случае использовались мощные силовые транзисторы IRF740 с рабочим напряжением 400 Вольт при токе 10 Ампер.

Ключи установлены на общий теплоотвод, но изолированы от него во избежания коротких замыканий. Выбор транзисторов не критичен, в ходе работы они у меня остаются холодными даже с выходной нагрузкой 50 ватт (при этом транзисторы без теплоотводов).

Трансформатор - выпаян из блока питания АТХ.

Сердцем блока питания является драйвер IR2153, она же и является задающим генератором. Драйвер достаточно мощный и номинал выходного сигнало достаточен для управления полевыми ключами. В случае использования микросхем в обычном DIP корпусе, нужен ультрабыстрый или быстрый диод, подключенный в прямом направлении от 1 к 8 выводу.

Собранная схема заработает сразу, если с монтажом ничего не перепутали. Ограничительный резистор 47 к для питания микросхемы нужен с мощностью 1-2 ватт, в моем случае нужного резистора не нашлось, поэтому использовал два резистора, суммарное сопротивление которых 47к. Этот резистор в ходе работы может чуть перегреться, но это не страшно и вполне нормально.

На выходе трансформатора можно использовать импульсные или быстрые диоды, можно также ставить диодные сборки Шоттки из компьютерных БП, как право, они рассчитаны на большие токи. Можно применять также отечественные диоды серии КД213А, которые могут работать на частотах до 100кГц, а максимальный допустимый ток доходит до 10Ампер.

Первый запуск схемы нужно проводить с последовательно подключенной лампой накаливания на 220 Вольт 100 - 150 ватт, чтобы при неправильном монтаже схема не взорвалась.

ЧТО СДЕЛАТЬ, ЕСЛИ СХЕМА НЕ ЗАРАБОТАЛА? (несколько советов)

Если схема при первом включении не заработала, то в первую очередь проверьте в лишний раз монтаж, а вначале работ тщательно проверяйте компоненты на исправность.

На выход трансформатора подключите галогенную лампу на 20 ватт, которая будет играть в роль контрольной лампочки. Если при включении лампа начнет мигать, а схема будет издавать свист, то скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы. В таком случае нужно понизить номинал резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40килоом и так до тех пор, пока не нормализуется работа генератора.

Нормально настроенная и рабочая схема не должна издавать слышимых звуков, транзисторы без выходной нагрузки должны быть холодными, на каждом конденсаторе должно быть 150 160 вольт постоянного тока. Если один из конденсаторов греется, то проверьте мост, скорее всего имеется неисправный диод и на конденсатор поступает переменный ток. После устранения неполадок замените конденсатор и включите схему.

Такой блок питания можно использовать в качестве лабораторного блока питания, или зарядного устройства для мощных кислотных аккумуляторов автомобиля, мы лишь представили вариант сборки, а где применить - ваша фантазия. Оставайтесь с нами, станьте подписчиком нашей группы ВК и будьте в курсе о новых обновлениях.

Плата в формате Sprint-layout

С уважением - АКА КАСЬЯН

Самодельный импульсный блок питания 12 вольт 2 ампера


Задумал я сделать импульсный блок питания на 12V 4A своими руками, выбрал схему, посоветовался с людьми на форуме, спаял. В результате отладки выяснилось, что нагрузку 4А, данный самодельный блок питания, не сможет держать, но с 2А он справится отлично.
За основу взята схема дежурки пользователя Starichok51. Она получила дополнения, например, обзавелась фильтрами, а также, претерпела ряд изменений номиналов, позволяющих сделать блоки питания более мощным.

Трансформатор для данного импульсного блока питания  я использовал с сердечником EI-28. У боковых частей E части было полное примыкание к I части, а у средней – имелся заводской зазор в 0,65 мм.  Трансформатор пришлось перематывать несколько раз.
В первый раз обмотки были следующими: I – 46 витков (Ø – 0.36 мм), I I – 5 витков (Ø – 1 мм х 3), обратная связь – 4 витка (Ø – 0.22 мм). Индуктивность первичной обмотки - 490 uH. Вторичная обмотка и ОС находились между двумя половинами первичной. При этом был избыточный нагрев транзистора даже при малых нагрузках, напряжение ОС – выше необходимого.
Во второй раз перемотал трансформатор по совету пользователя Starichok51, из расчета на 12В 4А: I – 36 витков (Ø – 0.36 мм), I I – 4 витков (Ø – 1 мм х 2), обратная связь – 2 витка (Ø – 0.36 мм). Индуктивность первичной обмотки – порядка 250 uH. Как и в первом случае, первичная обмотка разделена на две половины. Блок питания при таких обмотках запускался в узком диапазоне подбираемых деталей. Но даже в тот момент, когда он запускался, его работа была нестабильна и «прожорливой».
В третий раз перемотал трансформатор по своему усмотрению. Точнее, взял имеющийся кусок провода Ø 0.36 мм и намотал его весь. Получилось, что ко второй половине первичной обмотке добавил еще 26 витков. В сумме – первичная обмотка составляла 62 витка, проводом Ø – 0.36 мм. Индуктивность первичной обмотки – ориентировочно составила 850 uH. Блок питания начал вести себя более-менее адекватно.
Для достижения максимальной стабильности и производительности, начал подбирать номиналы R9+C5, R2, C7+R11. Те, на которых я остановился, указаны на схеме. Также, вместо транзистора C5027, запаивал C5763. У последнего оказался нагрев без радиатора на 2-3 градуса ниже. В качестве радиатора использовал алюминиевую пластину, толщиной 2 мм и площадью 15 см2, изогнутую таким образом, чтобы она поместилась в корпусе и не контактировала с остальными деталями. Транзистор посажен на теплопроводящую пасту.
L1 сделал самостоятельно. Его конструкцию подсмотрел из АТ компьютерного блока питания. В оригинальном исполнение кольцо имело внешний диаметр 17 мм, а ширину – 8 мм, обмотки имели по 18 витков Ø – 0.5 мм. Я подобрал кольцо, от материнской платы, похожее по габаритам, а в качестве проводов использовал часть витой пары. L2 – готовый дроссель (выпаянный не помню откуда). Сердечник L2 в высоту 20мм, Ø – 5 мм, обмотка – 18 витков Ø – 1 мм, индуктивность 3,9uH.
 

Привожу фотографию первой версии печатной платы с расположенной на ней элементами. Т.к. в процессе отладки, схема претерпела изменения, разводку печатной платы подправил под конечный результат. Разводку печатной платы данного самодельного блока питания 12V 2A в формате *.lay6 можно скачать ЗДЕСЬ. Печатная плата разводилась под имеющийся в наличии корпус. Для дополнительного охлаждения элементов схемы, в корпусе просверлил вентиляционные отверстия.
Выражаю свою благодарность пользователям Starichok51 и Serj66610, которые принимали активное участие в процессе обсуждения отладки данного блока питания.

Импульсный блок питания 24в 3а своими руками

Импульсные источники питания (ИИП) обычно являются достаточно сложными устройствами, из-за чего начинающие радиолюбители стремятся их избегать. Тем не менее, благодаря распространению специализированных интегральных ШИМ-контроллеров, есть возможность конструировать достаточно простые для понимания и повторения конструкции, обладающие высокими показателями мощности и КПД. Предлагаемый блок питания имеет пиковую мощность около 100 Вт и построен по топологии flyback (обратноходовой преобразователь), а управляющим элементом является микросхема CR6842S (совместимые по выводам аналоги: SG6842J, LD7552 и OB2269).

Внимание! В некоторых случаях для отладки схемы может понадобится осциллограф!

Технические характеристики

Размеры блока: 107х57х30 мм (размеры готового блока с Алиэкспресс, возможны отклонения).
Выходное напряжение: версии на 24 В (3-4 А) и на 12 В (6-8 А).
Мощность: 100 Вт.
Уровень пульсаций: не более 200 мВ.

На Али легко найти множество вариантов готовых блоков по этой схеме, например, по запросам вида "Artillery power supply 24V 3A", "Блок питания XK-2412-24", "Eyewink 24V switching power supply" и тому подобным. На радиолюбительских порталах данную модель уже окрестили "народной", ввиду простоты и надёжности. Схемотехнически варианты 12В и 24В различаются незначительно и имеют идентичную топологию.

Обратите внимание! В данной модели БП у китайцев весьма высок процент брака, поэтому при покупке готового изделия перед включением желательно тщательно проверять целостность и полярность всех элементов. В моём случае, например, диод VD2 имел неверную полряность, из-за чего уже после трёх включений блок сгорел и мне пришлось менять контроллер и ключевой транзистор.

Подробно методология проектирования ИИП вообще, и конкретно этой топологии в частности, тут рассматриваться не будет, ввиду слишком большого объёма информации — см. отдельные статьи.

Далее подробно разберём назначение элементов в схеме.


Импульсный блок питания мощностью 100Вт на контроллере CR6842S.

Назначение элементов входной цепи

Рассматривать схему блока будем слева-направо:

F1 Обычный плавкий предохранитель.
5D-9 Терморезистор, ограничивает бросок тока при включении блока питания в сеть. При комнатной температуре имеет небольшое сопротивление, ограничивающее броски тока, при протекании тока разогревается, что вызывает снижение сопротивления, поэтому в дальнейшем не влияет на работу устройства.
C1 Входной конденсатор, для подавления несимметричной помехи. Ёмкость допустимо немного увеличить, желательно чтобы он был помехоподавляющим конденсатором типа X2 или имел большой (10-20 раз) запас по рабочему напряжению. Для надёжного подавления помех должен иметь низкие ESR И ESL.
L1 Синфазный фильтр, для подавления симметричной помехи. Состоит из двух катушек индуктивности с одинаковым числом витков, намотанных на общем сердечнике и включенных синфазно.
KBP307 Выпрямительный диодный мост.
R5, R9 Цепочка, необходимая для запуска CR6842. Через неё осуществляется первичный заряд конденсатора C4 до 16.5В. Цепь должна обеспечивать ток запуска не менее 30 мкА (максимум, согласно даташиту) во всём диапазоне входных напряжений. Также, в процессе работы посредством этой цепочки осуществляется контроль входного напряжения и компенсация напряжения при котором закрывается ключ — увеличение тока, втекающего в третий пин, вызывает понижение порогового напряжения закрытия ключа.
R10 Времязадающий резистор для ШИМ. Увеличение номинала данного резистора уменьшит частоту переключения. Номинал должен лежать в пределах 16-36 кОм.
C2 Сглаживающий конденсатор.
R3, C7, VD2 Снабберная цепь, защищающая ключевой транзистор от обратных выбросов с первичной обмотки трансформатора. R3 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C3 Конденсатор, шунтирующий межобмоточную ёмкость. В идеале должен быть Y-типа, либо же должен иметь большой запас (15-20 раз) по рабочему напряжению. Служит для уменьшения помех. Номинал зависит от параметров трансформатора, делать слишком большим нежелательно.
R6, VD1, C4 Данная цепь, запитываясь от вспомогательной обмотки трансформатора образует цепь питания контроллера. Также данная цепь влияет на цикл работы ключа. Работает это следующим образом: для корректной работы напряжение на седьмом выводе контроллера должно находиться в пределах 12.5 — 16.5 В. Напряжение 16.5В на этом выводе является порогом, при котором происходит открытие ключевого транзистора и энергия начинает запасаться в сердечнике трансформатора (в это время микросхема питается от C4). При понижении ниже 12.5В микросхема отключается, таким образом конденсатор C4 должен обеспечивать питание контроллера пока из вспомогательной обмотки не поступает энергии, поэтому его номинала должно быть достаточно чтобы удерживать напряжение выше 12.5В пока ключ открыт. Нижний предел номинала C4 следует рассчитывать исходя из потребления контроллера около 5 мА. От времени заряда данного конденсатора до 16.5В зависит время закрытого ключа и определяется оно током, который может отдать вспомогательная обмотка, при этом ток ограничивается резистором R6. Кроме всего прочего, посредством данной цепи в контроллере предусмотрена защита от перенапряжения в случае выхода из строя цепей обратной связи — при превышении напряжения выше 25В контроллер отключится и не начнёт работать пока питание с седьмого пина не будет снято.
R13 Ограничивает ток заряда затвора ключевого транзистора, а также обеспечивает его плавное открытие.
VD3 Защита затвора транзистора.
R8 Подтяжка затвора к земле, выполняет несколько функций. Например, в случае отключения контроллера и повреждения внутренней подтяжки данный резистор обеспечит быстрый разряд затвора транзистора. Также, при корректной разводке платы обеспечит более короткий путь тока разряда затвора на землю, что должно положительно сказаться на помехозащищённости.
BT1 Ключевой транзистор. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R7, C6 Цепь служит для сглаживания колебаний напряжения на токоизмерительном резисторе.
R1 Токоизмерительный резистор. Когда напряжение на нём превышает 0.8В контроллер закрывает ключевой транзистор, таким образом регулируется время открытого ключа. Кроме того, как уже говорилось выше, напряжение при котором будет закрыт транзистор также зависит от входного напряжения.
C8 Фильтрующий конденсатор оптопары обратной связи. Допустимо немного увеличить номинал.
PC817 Опторазвязка цепи обратной связи. Если транзистор оптопары закроется это вызовет повышение напряжения на втором выводе контроллера. Если напряжение на втором выводе будет превышать 5.2В дольше 56 мс, это вызовет закрытие ключевого транзистора. Таким образом реализована защита от перегрузки и короткого замыкания.

В данной схеме 5-й вывод контроллера не используется. Однако, согласно даташиту на контроллер, на него можно повесить NTC-термистор, который обеспечит отключение контроллера в случае перегрева. Стабилизированный выходной ток данного вывода — 70 мкА. Напряжение срабатывания температурной защиты 1.05В (защита включится при достижении сопротивления 15 кОм). Рекомендуемый номинал термистора 26 кОм (при 27°C).

Параметры импульсного трансформатора

Поскольку импульсный трансформатор это один из самых сложных в проектировании элементов импульсного блока, расчёт трансформатора для каждой конкретной топологии блока требует отдельной статьи, поэтому подробного описания методологии тут не будет, тем не менее для повторения описываемой конструкции следует указать основные параметры используемого трансформатора.

Следует помнить, что одно из важнейших правил при проектировании — соответствие габаритной мощности трансформатора и выходной мощности блока питания, поэтому первым делом, в любом случае, выбирайте подходящие вашей задаче сердечники.

Чаще всего данная конструкция поставляется с трансформаторами, выполненными на сердечниках типа EE25 или EE16, либо аналогичных. Собрать достаточно информации по количеству витков в данной модели ИИП не удалось, поскольку в разных модификациях, несмотря на схожие схемы, используются различные сердечники.

Увеличение разницы в количестве витков ведёт к уменьшению потерь на переключение ключевого транзистора, но повышает требования к его нагрузочной способности по максимальному напряжению сток-исток (VDS).

Для примера, будем ориентироваться на стандартные сердечники типа EE25 и значение максимальной индукции Bmax = 300 мТ. В этом случае соотношение витков первой-второй-третьей обмотки будет равно 90:15:12.

Следует помнить, что указанное соотношение витков не является оптимальным и возможно потребуется корректировка соотношений по результатам испытаний.

Первичную обмотку следует наматывать проводником не тоньше 0.3мм в диаметре. Вторичную обмотку желательно выполнять сдвоенным проводом диаметром 1мм. Через вспомогательную третью обмотку течёт малый ток, поэтому провода диаметром 0.2мм будет вполне достаточно.

Описание элементов выходной цепи

Далее кратко рассмотрим выходную цепь источника питания. Она, в общем-то, совершенно стандартна, от сотен других отличается минимально. Интересна может быть лишь цепочка обратной связи на TL431, но её мы тут подробно рассматривать не будем, потому что про цепи обратной связи есть отдельная статья.

VD4 Сдвоенный выпрямительный диод. В идеале подбирать с запасом по напряжениютоку и с минимальным падением. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R2, C12 Снабберная цепь для облегчения режима работы диода. R2 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C13, L2, C14 Выходной фильтр.
C20 Керамический конденсатор, шунтирующий выходной конденсатор C14 по ВЧ.
R17 Нагрузочный резистор, обеспечивающий нагрузку для холостого хода. Также через него разряжаются выходные конденсаторы в случае запуска и последующего отключения без нагрузки.
R16 Токоограничивающий резистор для светодиода.
C9, R20, R18, R19, TLE431, PC817 Цепь обратной связи на прецизионном источнике питания. Резисторы задают режим работы TLE431, а PC817 обеспечивает гальваническую развязку.

Что можно улучшить

Вышеописанная схема обычно поставляется в готовом виде, но, если собирать схему самому, ничто не мешает немного улучшить конструкцию. Модифицировать можно как входные, так и выходные цепи.

Если в ваших розетках земляной провод имеет соединение с качественной землёй (а не просто ни к чему не подключен, как это часто бывает), можно добавить два дополнительных Y-конденсатора, соединённых каждый со своим сетевым проводом и землёй, между L1 и входным конденсатором C1. Это обеспечит симметрирование потенциалов сетевых проводов относительно корпуса и лучшее подавление синфазной составляющей помехи. Вместе с входным конденсатором два дополнительных конденсатора образуют т.н. «защитный треугольник».

После L1 также стоит добавить ещё один конденсатор X-типа, с той же ёмкостью что у C1.

Для защиты от импульсных бросков напряжения большой амплитуды целесообразно параллельно входу подключать варистор (например 14D471K). Также, если у вас есть земля, для защиты в случае аварии на линии электроснабжения, при которой вместо фазы и нуля фаза попадаётся на оба провода, желательно составить защитный треугольник из таких же варисторов.


Защитный треугольник на варисторах.

При повышении напряжения выше рабочего, варистор снижает своё сопротивление и ток течёт через него. Однако, ввиду относительно низкого быстродействия варисторов, они не способны шунтировать скачки напряжения с быстро нарастающим фронтом, поэтому для дополнительной фильтрации быстрых скачков напряжения желательно параллельно входу подключать также двунаправленный TVS-супрессор (например, 1.5KE400CA).

Опять же, при наличии земляного провода, желательно добавить на выход блока ещё два Y-конденсатора небольшой ёмкости, включенных по схеме «защитного треугольника» параллельно с C14.

Для быстрой разрядки конденсаторов при отключении устройства параллельно входным цепям целесообразно добавить мегаомный резистор.

Каждый электролитический конденсатор желательно зашунтировать по ВЧ керамикой малой ёмкости, расположенной максимально близко к выводам конденсатора.

Ограничительный TVS-диод будет не лишним поставить также и на выход — для защиты нагрузки от возможных перенапряжений в случае проблем с блоком. Для 24В версии подойдёт, например 1.5KE24A.

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 0.8-24В 50 ВАТТ

Устройство собрано модульно (в корпусе от картриджа HP размером 100х75х55):

  1. Основная плата со своим импульсным стабилизатором напряжения 5 вольт на MC34063 и схема измерения напряжения и тока на Atmega8 с индикацией на трехразрядных светодиодным индикаторах (ОК и ОА, в архиве обе прошивки VA_Atm8+_CC.hex и VA_Atm8+_CA.hex соответственно).
  2. Выпрямитель с импульсным регулируемым понижающим преобразователем на MP1584 (входное 28В и выходное 0.8..25В, с небольшой переделкой), возможно применение преобразователя на LM2576 готового модуля или самодельного, печатка в архиве (при этом диапазон напряжений для этого вольтметра будет 1.20..37.0В). Схема и плата такого варианта есть в архиве. При этом нужно учитывать, что у LM2576, LM2596 входное и выходное напряжение 40В и 37В, у LM2576HV 57В и 60В, а минимальное напряжение у всех перечисленных DC-DC 1,2В. В архиве есть все варианты прошивок для токов и напряжений, в зависимости от примененного DC-DC преобразователя и для всех вариантов индикаторов. Необходимо также подобрать входной делитель (R2), чтобы максимальные показания были почти в верхнем положении ползунка подстроечного резистора RV4.
  3. Импульсный блок питания для галогенных ламп 60 Ватт ZORN. Его придется немного модифицировать, как это сделать я расскажу позже. Возможно применение более мощного блока электронного трансформатора или обычного трансформатора, в последнем случае необходимо заменить высокочастотные диоды D1-D4 на обычный диодный мост.

В корпусе (крышке) прорезается окно под светодиодные индикаторы и колодка для подключения нагрузки, сбоку высверливается отверстие под регулятор напряжения. Вставляется плата индикации и измерения, закрепляется несколькими каплями термоклея. Плата изнутри прикрывается защитной пластинкой из электрокартона или пластика, вырезанного по размерам платы. На нее устанавливается плата выпрямителя с регулируемым преобразователем. Светодиодные индикаторы прикрываются прозрачным светофильтром. Сзади второй половинки картриджа (донышке) сверлится отверстие под сетевой шнур и дремелем вырезается прямоугольное окно под выключатель. Затем крепится плата электронного трансформатора несколькими каплями термоклея. Обе половинку картриджа скрепляются металлическими пластинами размером 6х25 с резьбовыми отверстиями под винтики с утопающей головкой М3х12.

Шунт для амперметра от китайского вольтметра BT830 или BT890. Напряжение, пропорциональное току усиливается операционным усилителем на LM358 и далее поступает на АЦП7 контроллера Atmega8. Измеряемое напряжение через делитель поступает на другой вход АЦП6. В обоих каналах предусмотрена подстройка с помощью многооборных резисторов выводимой информации (подстройка тока и напряжения). Для повышения точности измерения тока до единиц миллиампер и напряжения до милливольт, применен оверсемплинг с фильтрацией напряжения от случайных помех (всего 64 замера приблизительно через 1 миллисекунду, сортируются пузырьковым методом и суммируются 16 средних значений, а делятся только на четыре). Затем уже отфильтрованная с дополнительными двумя разрядами величина поступает на фильтр Кальмана. Такая двойная фильтрация позволяет измерять даже импульсное напряжение, при этом показания стабильны и не «прыгают». Вольтметр имеет два автоматических режима измерения 0,00. 9,99В и 10,0. 30,0В, амперметр имеет один режим измерения 0,00. 3,00А. Индикаторы работают в прерывании микроконтроллера TIMER0 и мерцания вообще не заметно. В момент каждого прерывания подсвечивается только один разряд и продолжает подсвечивать это знакоместо до следующего прерывания. Можно сделать, что будут подсвечиваться парно первый разряд первого и второго индикатора, затем второй LCD1 и LCD2 и т.д., но тогда нужно отказаться от двух пределов измерения вольтметра, так как запятые будут синхронны для обоих индикаторов. Программа с оптимизацией по скорости занимает в памяти микроконтроллера всего чуть более 28%. Возможно добавить звуковую или светодиодную сигнализацию при превышении мощности и тока. У контроллера остались свободные ноги, возможно измерять температуру внутри корпуса и при превышении определенного порога отключать DC-DC преобразователь.

Типовая схема электронного трансформатора

Переделка схемы занимает немного времени. Увеличиваем количество витков на вторичной обмотке трансформатора Т2. Можно простым продеванием провода ПЭД 0.8-1.2 около 40 витков. Включаем трансформатор с нагруженной лампой на 24В и замеряем напряжение, оно должно быть порядка 20 вольт или сматываем вторичку, считая витки, и наматываем новый провод (количество витков должно быть в два раза больше деленное на 1.2). На плате выпаиваются концы обмотки обратной связи и вместо нее устанавливается перемычка, прямо на плате. Затем на трансформаторе Т1 многожильным проводом делается 1 виток простым продеванием, затем не разрезая провод делаем 1-2 витка на Т2 и в разрыв концов впаиваем резистор 5-10 Ом 1 Вт. Затем подпаиваем электролитический конденсатор 47-100 мкФ на 400В к выходу диодного моста, где обозначены + и -. Желательно также транзисторы 13003 поменять на 13007, 13009. Можно на транзисторы закрепить небольшие пластинчатые изоляторы из алюминия на каждый транзистор или общий через изолирующие прокладки. Достоинством этого импульсного блока питания является то, что он не боится кратковременных коротких замыканий на выходе и малые размеры. На этом переделка электронного трансформатора закончена и можно переходить к следующему этапу.

Внешний вид, переделанного электронного трансформатора

Готовый импульсный понижающий преобразователь напряжения на MP1584

Схема регулятора напряжения на плате с готовым модулем на MP1584

Готовая плата с модулем на MP1584

Модуль подвергается небольшой переделке. Выпаивается подстроечный резистор и вместо его впаивается переменный резистор на 200 кОм. Если не предполагается изготавливать плату под этот модуль, можно поступить проще. Прямо на готовую плату с МР1584 к средним выводам Vin-, Vin+ и Vout-, Vout+ подпаять конденсаторы на 33-330 мкФ 50-68В.

Готовый импульсный преобразователь на LM2596

Здесь тоже нужна небольшая переделка. Выпаивается подстроечный резистор, на плате его уже нет (слева, внизу три контактные площадки) и вместо его впаивается переменный резистор того же номинала. Обычно 10 кОм.

Схема самодельного регулятора напряжения на LM2576

Печатная плата самодельного регулятора напряжения на LM2576

3D вид печатной платы регулятора на LM2576

(плата в этот раз не изготавливалась, в связи с отсутствием LM2576, в наличии только LM2575, но они слабее)

Контроллер прошивался самодельным программатором AVRISP.

Перед этим необходимо сделать самодельный переходник. Берем разъем ВН-10 вилку и подпаиваем проводки к VCC, GND, MISO, MOSI, SCK.

Устройство во время отладки и прошивки.

Припаяны провода от самодельного переходника ISP разъема.

Контроллер прошивается в среде CodeVisionAVR.

Фьюзы выставляются согласно рисунку. Возможно использовать WinAVR, выставив внутренний генератор 8 мГц. Остальное как есть.

Или в любой программе для прошивки (AVRDude), выставив фьюзы,

согласно этому рисунку.

Для наладки подключаем к выходу блока питания резистор, например 10 Ом 10 Ватт 1% и мультиметр в режиме измерения напряжения, предел 20В. Выставляем напряжение 1В и подстроечным резистором RV4 добиваемся показаний 1.00 В. Затем резистором RV3 устанавливаем показания 0.10А. Проверяем для других напряжений 5В — 0,5А, 10В — 1А. Такой калибровки для указателя напряжения и тока для блока питания достаточно. Далее проверять не следует, задымится резистор нагрузки. У меня подключен 5.6 Ом 5% 7Вт.

В ходе экспериментов, я заменил преобразователь на LM2576 преобразователем на МР1584, не посмотрев, что на нем не распаяны электролиты. Показания слегка стали подергиваться и я сразу схватился за усовершенствование программы. Сделал побольше временные задержки перед замерами и уменьшил коэффициент в фильтре Кальмана. При этом на изменения напряжения блока, показания реагировали лениво, несколько секунд, но замирали и стояли, как вкопанные и соответствовали показаниям мультиметра. Только после этого я догадался взглянуть осциллографом на выходе блока (параллельно нагрузке) и ужаснулся. На выходе была сплошная переменка. Электронный трансформатор лупил на 50 кГц и я видел удвоенную частоту в 100 кГц. После подпаивания сглаживающих конденсаторов, все встало на свои места и я вернул в программе прежние величины, откомпилировал и прошил заново. Все перечисленные выше модули я покупал на EBay да и остальные радиодетали тоже. Обычно заказываю десятками, для меня такого количества достаточно и выходит дешевле. Например, готовый модуль MP1585 обошелся мне около 4$ за десяток. LM2576 вообще копеечные, но лучше заказывать LM2596, т.к. у последних выше частота преобразования и потребуется дроссель меньшей индуктивности. SMD резисторы и конденсаторы нужно брать упаковками по 500-1000 штук разных номиналов.

Акопов Роберт UN7RX, arg777 (at) mail.ru
http://arcalc.do.am/

Импульсный блок питания рассчитан на выходное напряжение в пределах 20-28В, при максимальном долговременном токе нагрузки 10А без принудительного охлаждения и до 18А при использовании вентилятора. В качестве контроллера используется широко распространенная в промышленных устройствах микросхема UC 3825. Ее выбор был обусловлен, прежде всего, наличием. Ну, а раз она является (наряду с 3525) промышленным стандартом, то и не пришлось долго раздумывать.

Блок питания представляет собой типовой полумост с оптронной развязкой ОС по напряжению. Защита по току осуществляется с помощью трансформатора тока.

К особенностям можно отнести повышенные требования к монтажу и конструкции. Причин тут несколько. Во-первых, примененный контроллер имеет высокую граничную рабочую частоту, управляющие входы контроллера достаточно высокоимпедансные и чувствительны к наводкам. Это обязывает соблюдать некоторые правила монтажа такого контроллера и его обвязки. Во-вторых, специфика применения данного БП предъявляла жесткие требования по различным помехам, как радиочастотным, так и акустическим. Последнее наложило ограничение на разработку конструкции, в частности, на минимизацию габаритов и размещение некоторых компонентов. Часто используемое «компьютерное» расположение силовых элементов и радиаторов было исключено, как и применение комплектующих рассчитанными на эксплуатацию в основном, в режиме обдува, то есть, без заметного запаса по параметрам. Это касается прежде всего размеров сердечников трансформатора и дросселя L1.

Схему БП можно условно разделить на три части. Первая — это входные цепи питания, содержащие противопомеховый фильтр, варистор и узел ограничения броска тока заряда конденсатора фильтра питания, состоящий из резистора R 16 и простейшего реле времени на транзисторе VT 4. Вторая – узел контроллера, выделенный синим цветов. И третья, силовая, преобразовательная часть, с фильтром на выходе.

В зависимости от требований, используется также плата дополнительных фильтров, если в этом есть необходимость.

Рисунки печатных плат в формате lay можно скачать здесь.
На печатных платах детали не промаркированы, но учитывая несложность конструкции, определить их соответствие принципиальной схеме, несложно.
Схема собрана на двух печатных платах, основной и субплате контроллера. Так удалось решить проблему с чувствительностью этой микросхемы к различного рода наводкам. Обратите внимание, что субплата контроллера двусторонняя, на одной смонтированы SMD компоненты, а другая сторона в виде сплошной фольги, использована как общий провод и экран.
Конденсатор С6 установлен навесным монтажом, поверх С7.

Данные намоточных компонентов:

Трансформатор Tr1 намотан на сердечнике из феррита N67 размером 26х6х6 и содержит 3х16 витков провода ПЭЛШО 0.35.
Tr2 выполнен на таком же феррите, размер сердечника 42х10х20, первичная обмотка выполнена литцендратом из проводов 0.08 и суммарным диаметром скрутки 1мм, с общей шелковой изоляцией и содержит 17 витков.
Вторичная обмотка — 2х5 витков медной ленты толщиной 0.4 и шириной 12 мм.
Вспомогательная обмотка для питания контроллера содержит 2х3 витка провода ПЭЛШО 0.35

Дроссель L1 на кольце из спеченного мопермаллоя, проницаемостью 63. Размеры кольца 28х15х15, цвет защитного покрытия — желтый, с белым торцом. Число витков — 25.
Трансформатор тока использован готовый, первичная обмотка представляет собой пропущенный в отверстие кольца провод МГТФ c диаметром жилы ок. 1.5мм.
Вторичка — примерно 150 — 200 витков провода на кольце М16х8х6, проницаемость около 2000.
Дроссель L2 готовый, на ферритовом стержне, диаметр провода 2мм.

Дросселя внешних фильтров выполнены на ферритовых сердечника с высокой проницаемостью (4000) , при их намотке следует правильно расположить обмотки, чтобы исключить подмагничивание сердечника — для этого каждая полуобмотка мотается на свой половине кольца, а направление намоток должно быть противофазным.

Следует отметить, что зачастую, применение тех, или иных деталей, определялось их наличием, а не обязательной необходимостью применять именно этот компонент. При повторении ИБП стоит это учитывать.
Обратите внимание на обязательное подключение конденсатора С27 к корпусу радиатора. В противном случае могут возникнуть паразитные колебания. Реле Rel1 любое, на рабочее напряжение 24В и ток через контакты не менее 3А.

Внешний вид ИБП:

Вид сбоку на монтаж силовых полупроводников:

Обратите внимание на то, что выходная отрицательная шина питания, заземлена на радиатор при помощи полоски медной фольги шириной 10мм, которая заведена под стойку платы и прижата винтом крепления.

САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ГОТОВЫХ МОДУЛЯХ

Всем привет. У всех, кто занимается электроникой, должен быть лабораторный блок питания. Если паять неохота или вы начинающий радиолюбитель - эта статья специально для вас написана. Сразу поговорим про характеристики блока питания и его отличие от популярных разновидностей БП на LM317 или LM338.

Модули для БП

Мы будем собирать импульсный блок питания, но паять ничего не будем, просто купим у китайцев уже спаянный модуль регулировки напряжения с ограничением тока, такой модуль может отдать 30 вольт 5 ампер. Согласитесь, что не каждый аналоговый БП на такое способен, да и какие потери в виде тепла, так как транзистор или микросхема лишнее напряжение берет на себя. О конкретном типе модуля и его схеме не пишу - они всякие бывают.

Теперь индикация - здесь мы тоже ничего изобретать не будем, возьмем готовый модуль индикации, как и с модулем управления напряжением.

Чем буде все это питать от сети 220 В - читаем дальше. Здесь есть два пути.

  1. Первый - искать готовый трансформатор или намотать свой.
  2. Второй - это взять импульсный БП на нужное напряжение и ток, или доработать под нужные характеристики.

И да, забыл сказать, что подать на модуль управления максимально без последствий можно 32 вольта, но лучше 30 вольт 5 ампер, с током нужно быть аккуратнее тоже, так как схема управления терпит 5 ампер, но не более, но отдаёт все что есть на трансформаторе потому и легко сгорает.

Сборка БП

Сам процесс сборки ещё занятнее дело. Давайте расскажу как у меня предстают дела с комплектующими.

  • Блок питания импульсный от ноутбука 19 вольт 3.5 ампер.
  • Модуль управления.
  • Модуль индикации.

Вот и все, да-да я ничего не забыл дописать, но наверное ещё нам нужен какой-то старый корпус. У меня от советской автомагнитолы пошёл в дело, также пойдет и любой другой, но отдельно хочу похвалить корпус от DVD привода ПК.

Собираем наш будущий блок питания, прежде чем прикрепить плати к корпусу, нужно их изолировать, я дал подложку из толстой пленки и тогда все платы можно прикрепить на двухсторонний скотч.

Но когда дело дошло к переменным резисторам для регулировки напряжения и ограничения тока я понял, что у меня их нет, ну не то что вообще нет - нужного номинала нет, а именно 10 К. Но на плате они есть, и я поступил следующим образом: нашёл два переменника спаленных (чтоб не жалко было), изъял ручки и думал их припаять к переменникам, что были на плате, почему были - я их выпаял, и залудил винт.

Но ничего не вышло, отцентрировать смог лишь когда через термоусадку сделал вот эту ерунду. Но она работала, меня устраивает, а как долго она будет работать - узнаем.

По желанию можно покрасить корпус, у меня это не очень хорошо получилось, но лучше чем просто металл.

В результате у нас получился очень компактный легкий лабораторный блок питания, обладающий защитой от короткого замыкания, ограничением тока, и разумеется, регулировкой напряжения. И все это делается очень плавно благодаря многооборотным резисторам, которые были выпаяны из платы управления. Регулировка напряжения оказалась от 0.8 вольт до 20. Ограничение тока от 20 мА до 4 А. Всем удачи, с вами был Kalyan.Super.Bos

   Форум по БП

   Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ГОТОВЫХ МОДУЛЯХ

Введение в конструкцию импульсных источников питания

В этой статье представлен простой для понимания подход к объяснению того, как работает импульсный, понижающий или повышающий источник питания.

Опубликовано Джон Тил

Большинство производителей или энтузиастов знают, что делает повышающий или понижающий преобразователь, и использовали их раньше. Однако, как правило, они просто следуют шаблонному подходу к его разработке, не понимая, что именно он делает.

Давайте подробнее рассмотрим, как работает импульсный, понижающий или повышающий источник питания.Цель состоит не в том, чтобы предоставить подробную информацию о конструкции этих типов источников питания, а в том, чтобы понять их работу достаточно хорошо, чтобы принимать обоснованные решения по необходимым аспектам таких схемных блоков. Таким образом, математика и любые расчетные уравнения будут сведены к минимуму.

Кроме того, существует множество топологий импульсных источников питания или SMPS. Чтобы сохранить философию этой статьи, обсуждение будет ограничено простыми схемами повышения или понижения.

Основные компоненты

Прежде чем перейти к тому, как работает настоящий SMPS, в этом разделе кратко рассматриваются некоторые из основных компонентов типичного SMPS.

Электронный выключатель

Для всех импульсных источников питания требуется переключатель с электронным управлением. Два наиболее часто используемых устройства в маломощных SMPS - это биполярный NPN-транзистор и N-Ch MOSFET. На рисунке 1 показаны эти два типа переключателей.


Рисунок 1 - Два распространенных типа электронных переключателей, используемых в простых схемах SMPS

Ключевым моментом здесь является то, что эти переключатели работают в режиме насыщения: либо полностью насыщенный, либо полностью отключенный.В обоих случаях рассеиваемая мощность в коммутаторе сводится к минимуму. Фактически, именно так импульсные источники питания достигают высокого КПД по сравнению с линейными регуляторами.

Конденсаторы и индукторы

Несмотря на то, что в импульсном блоке питания индуктор является схемным элементом, который играет наиболее важную роль в его основной работе, этот раздел начнется с обзора некоторых ключевых рабочих характеристик конденсатора, поскольку это концептуально легче понять.Это создает основу для лучшего понимания роли катушки индуктивности.

Рассмотрим схему, состоящую из полностью разряженного конденсатора, заряжающегося от источника напряжения, как показано на рисунке 2. Когда переключатель замыкается, напряжение конденсатора экспоненциально возрастает в сторону напряжения батареи V, в то время как ток экспоненциально уменьшается.


Рисунок 2 - Конденсатор заряжается от источника напряжения

Обратите внимание: чтобы быть технически правильным, напряжение конденсатора никогда не достигнет того же значения, что и напряжение батареи, и ток никогда не упадет полностью до нуля.Однако для всех практических целей они в конечном итоге приближаются к своим соответствующим пределам, чтобы считаться равными.

Также обратите внимание, что когда переключатель замыкается, ток конденсатора мгновенно повышается до значения, фактически равного V / R. Напряжение, с другой стороны, медленно возрастает до значения V.

Теперь рассмотрим схему на рисунке 3 ниже. Когда переключатель S1 замкнут, конденсатор заряжается как обычно.

Теперь, если позже (T) переключатель S1 размыкается, а S2 одновременно замыкается, то напряжение на конденсаторе будет равным некоторому напряжению V ОТКРЫТЬ , которое будет зависеть от того, как долго конденсатор заряжался до к открытию переключателя.


Рисунок 3 - Заряд и разряд конденсатора

Это же напряжение теперь будет на R, заставляя ток течь через R, равный V OPEN / R в момент переключения переключателей.

Конденсатор, конечно, разрядится, отдав часть своей запасенной энергии, и напряжение на R будет уменьшаться, как и ток. Здесь следует отметить, что ток конденсатора мгновенно изменился на противоположный.

Итак, вместо того, чтобы течь в конденсатор, как при включении переключателя S1, теперь она вытекает из конденсатора. Однако напряжение на конденсаторе не изменилось.

Теперь перейдем к индукторам. На рисунке 4 показан индуктор, приводимый в действие источником постоянного напряжения - батареей. Он во многом похож на конденсатор, за исключением того, что кривые тока и напряжения поменяны местами.


Рисунок 4 - Индуктор приводится в действие источником постоянного напряжения

Максимальный ток, который может быть в конечном итоге достигнут, будет ограничен сопротивлением постоянному току провода, из которого изготовлен индуктор, плюс любой фактический физический резистор в последовательной цепи и напряжением батареи.

На рис. 5 показано, что происходит, когда переключатель S1 размыкается для катушки индуктивности, которая некоторое время «заряжалась». В некоторой степени аналогично корпусу конденсатора, но с заменой ролей тока и напряжения, напряжение на катушке индуктивности мгновенно меняется на противоположное, чтобы поддерживать тот же ток, протекающий в тот момент, когда переключатели переключаются.


Рисунок 5 - Индуктор, приводящий в действие нагрузку

Опять же, чтобы провести параллель с конденсатором, на этот раз напряжение на катушке индуктивности изменило направление, в то время как направление тока осталось прежним.Также, как и в случае с конденсатором, напряжение и ток будут медленно падать, поскольку катушка индуктивности откажется от накопленной энергии.

Повышающий преобразователь

Из предыдущих описаний основных компонентов типичного SMPS теперь можно понять работу повышающего преобразователя. Это показано на рисунке 6.


Рисунок 6 - Блок-схема повышающего преобразователя

Как показано, переключатель представляет собой электронный переключатель, такой как N-канальный полевой МОП-транзистор, который постоянно замыкается или размыкается.Когда он замкнут, возрастающий ток индуктора протекает через переключатель, и напряжение на катушке индуктивности медленно падает, но в течение этого периода оно снова находится в оппозиции к напряжению батареи.

При размыкании, как показано ранее, напряжение на катушке индуктивности мгновенно меняет направление, чтобы сохранить ток. Этот ток индуктора должен течь через диод D в нагрузку, поскольку переключатель открыт.

Обратите внимание, что напряжение индуктора теперь добавляется к напряжению батареи, поэтому выходное напряжение будет выше, чем напряжение батареи.Таким образом достигается действие повышающего преобразователя.

Также обратите внимание, что ток, который первоначально протекал в индукторе, когда переключатель был замкнут, будет зависеть от того, как долго переключатель был замкнут. Этот ток будет использоваться для зарядки конденсатора, а также течет в нагрузку.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Управляя током катушки индуктивности, можно также управлять напряжением конденсатора и, следовательно, напряжением нагрузки.Другими словами, контролируя время включения переключателя, можно управлять напряжением на нагрузке.

Понижающий (понижающий) преобразователь

Базовый понижающий преобразователь состоит из тех же компонентов, что и повышающий, но они устроены иначе. На рисунке 7 показана блок-схема базового понижающего преобразователя. Когда переключатель замкнут, ток в катушке индуктивности увеличивается, как и раньше.


Рисунок 7 - Блок-схема понижающего преобразователя

Напряжение в любой момент на катушке индуктивности в течение этого периода ВКЛ будет противоположным напряжению батареи.Таким образом, конденсатор и нагрузка будут видеть напряжение ниже напряжения батареи.

Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, напряжение на катушке индуктивности мгновенно меняет направление, чтобы поддерживать ток, протекающий в том же направлении, что и при включении переключателя. Диод D обеспечивает путь для этого обратного тока.

При правильном управлении временем переключения ВКЛ / ВЫКЛ на конденсаторе и нагрузочном резисторе может поддерживаться относительно стабильное напряжение ниже, чем напряжение батареи.

Контроллер SMPS

Даже несмотря на то, что почти все SMPS включают в себя микросхему, которая выполняет все функции управления, все же достаточно поучительно понять, как этого можно достичь.

Прежде чем вдаваться в это, следует упомянуть, что многие современные контроллеры SMPS включают в себя внутренний блок цифровой обработки, который позволяет использовать гораздо более сложные контуры управления, повышающие универсальность таких контроллеров.

На рисунке 8 показано, как можно создать простой аналоговый понижающий контроллер SMPS PWM.Он состоит из треугольной волны, питающей неинвертирующий вход компаратора, и образца выходного напряжения, питающего инвертирующий вход компаратора.


Рисунок 8 - Реализация простого аналогового ШИМ-контроллера SMPS

Выход компаратора будет высоким каждый раз, когда уровень неинвертирующего входа выше, чем уровень инвертирующего входа. Обратите внимание, что в фактической реализации есть компоненты контура управления и фильтра, чтобы предотвратить нестабильность контура управления.Здесь они не показаны.

На рисунке 9 показано, что происходит при трех разных уровнях выходного напряжения. Когда выходное напряжение высокое, время включения выхода ШИМ невелико. Это, конечно, приводит к снижению выходного напряжения.

И наоборот, когда выходное напряжение низкое, время включения больше, что приводит к увеличению выходного напряжения. Таким образом, путем правильного выбора значений компонентов может быть достигнуто стабильное регулируемое выходное напряжение.


Рисунок 9 - Формы сигналов ШИМ при различных выходных напряжениях

Сравнение коммутации и линейных регуляторов

Существует два вида регуляторов напряжения: импульсные и линейные.Если выходное напряжение выше входного, то необходимо использовать импульсный источник питания, будь то прямое усиление или какая-либо другая топология переключения.

В противном случае можно сделать выбор между ИИП или линейным источником питания. Итак, каковы некоторые соображения?

Во-первых, эффективность. Рассмотрим, например, случай регулятора на 1 А с входным напряжением 10 В и выходным напряжением 5 В. Тогда мощность, рассеиваемая линейным регулятором (и теряемая в виде тепла), будет равна (10В - 5В) * 1А = 5Вт.

Это много потраченной впустую мощности, и большинство линейных регуляторов не справятся с такой большой рассеиваемой мощностью.

КПД в данном конкретном случае составляет в лучшем случае 50%. Это означает, что половина мощности тратится впустую в виде тепла, и только половина мощности идет на выходную нагрузку. Еще хуже, если входное напряжение выше 10 В.

С другой стороны, SMPS может достичь КПД 90% или больше. В этом случае он потратит только 0,5 Вт. Даже если потери энергии не вызывают прямого беспокойства, вы должны подумать о том, как безопасно отвести это избыточное тепло, особенно в замкнутых пространствах.

Какие недостатки использования SMPS? Первое - это стоимость и сложность. Типичный SMPS более сложен и использует больше компонентов, чем линейный. Следовательно, это обычно стоит дороже.

Еще одна проблема с SMPS - наличие пульсаций на регулируемом выходе. Это просто из-за его характера переключения. В некоторых случаях это может быть не слишком важно. В случаях, когда это имеет значение, это обычно решается установкой SMPS, за которым следует линейный пострегулятор.

SMPS доводит входное напряжение до точки, при которой разница между входным и выходным напряжением линейного пострегулятора достаточно мала.В свою очередь, линейный регулятор обеспечивает более чистое регулируемое напряжение на нагрузку.

Еще одна проблема - плохой переходный отклик. Например, ИИП требуется некоторое время, чтобы отреагировать и компенсировать скачок или внезапное изменение нагрузки. Требуется несколько циклов ШИМ, чтобы должным образом вернуть выходной сигнал в нужное положение.

Наконец, опять же из-за своей коммутационной природы, SMPS действительно создает нежелательные радиочастотные помехи. Таким образом, помимо дополнительной сложности, по всей вероятности, потребуется больше компонентов для подавления радиочастот, чтобы конечный продукт соответствовал требованиям по эмиссии.

Не только это, но в некоторых случаях блоки обработки сигналов низкого уровня должны быть правильно размещены, и следует уделить некоторое внимание правильной маршрутизации трассировки печатной платы, чтобы минимизировать влияние этого шума переключения на эти чувствительные участки.

Заключение

В этой статье дается краткое введение в импульсные регуляторы и некоторые их характеристики. Теперь вы должны иметь гораздо лучшее фундаментальное представление о работе импульсных источников питания.

Надеюсь, эта информация поможет вам выбрать лучшие блоки питания, соответствующие требованиям к питанию вашего конечного продукта.

Автор Шон Литингтун

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Как построить схему импульсного источника питания - SMPS

С появлением современных микросхем и интегральных схем блоки питания сегодня стали намного эффективнее и изящнее в своей конструкции.Эта технология также сделала эти устройства удивительно легкими, но при этом значительно мощными.

Один из таких выдающихся чипов от FAIRCHILD Semiconductor , FAN7602B специально разработан для схем импульсного источника питания (SMPS) или приложений автономных адаптеров, которые в настоящее время широко используются для питания DVD-плееров, зарядных устройств сотовых телефонов, ЖК-мониторов. и т. д.

Таким образом, ИС становится идеально подходящей для схем ШИМ-контроллера в режиме зеленого тока.У этих схем есть интересная особенность перехода в «спящий режим», когда подключенная нагрузка находится в состоянии покоя, и возврат в действие, когда нагрузка становится работоспособной. В «спящем» режиме схема потребляет очень мало энергии (в микроваттах) и мгновенно возвращается обратно с заданной оптимальной мощностью, необходимой для нагрузки в активном состоянии.

Давайте обсудим основные характеристики ИС, которые также являются исключительно основными характеристиками предлагаемой схемы образца SMPS от FAIRCHILD:

Fail Proof Safety Features

Цепь запуска и блок плавного запуска : Этап включает в себя пусковой выключатель, который помогает минимизировать потери мощности внешней стандартной пусковой цепи.Процедура может быть объяснена следующим образом:

Конденсатор (Vcc) внутри ИС заряжается схемой запуска через источник тока 0,9 мА при подключении к линии переменного тока.

Когда микросхема «просыпается», пусковой переключатель выключается примерно через 15 мс.

Функция плавного пуска запускается, как только Vcc достигает 12 В - порогового начального напряжения, и останавливается, когда напряжение плавного пуска достигает единицы вольт.

Конденсатор Vcc может снова начать заряжаться через цепь запуска в случае, если Vcc упадет до минимального значения 8 В, и это заставит UVLO отключить выходную схему управления, когда напряжение плавного пуска станет равным нулю.Цикл повторяется, когда напряжение снова достигает начального порогового значения.

Блок осциллятора : Он отвечает за обеспечение частоты переключения и внутренне установлен на 65 кГц.

Этап измерения тока и обратной связи : Этот этап включен с целью измерения тока и обеспечения напряжения обратной связи для схем ШИМ, работающих в токовом режиме. Эти функции выполняет единственный вывод # 3 микросхемы.

Измерение тока осуществляется через RC-фильтр, состоящий из резистора и конденсаторной сети, которая соответствует данным обратной связи по напряжению и соответственно регулирует напряжение смещения IC.

Блок пакетного режима : Этот этап помогает сделать схему более энергоэффективной в условиях низкой или нулевой нагрузки. Компаратор гистерезиса используется для контроля напряжения смещения ступени Burst + для пакетного режима. IC инициирует эту функцию, когда напряжение пакетного + смещения поднимается выше 0,95 В, и завершает функцию пакетного режима, когда указанное выше напряжение падает ниже 0,88 В. Напряжение смещения обнаруживается во время периодов выключения.

FAN7602B также включает важные параметры безопасности для повышения стабильности цепи; они следующие:

Защита от перегрузки : Эта функция отслеживает и проверяет потребление тока нагрузкой, если оно превышает указанные пределы, усилитель ошибки обратной связи насыщается, так что выходное напряжение падает для компенсации и устранения проблемы.

Защита от пониженного напряжения в линии : Для любой схемы преобразователя низкие входные напряжения могут быть опасными, и поэтому возникает необходимость включения каких-либо мер безопасности для противодействия этому. Защита линии от пониженного напряжения внутри FAB7602B гарантирует, что в таких условиях он обнаруживает неисправность и немедленно отключает выход, избегая опасных ситуаций для цепи преобразователя.

Защита с защелкой : Функция защиты с защелкой реализуется через вывод «защелки» на ИС и также отвечает за мониторинг аномальных условий напряжения в цепи и может отключать выход, если возникают какие-либо неправильные или подозрительные условия напряжения. обнаружен.

Защита от перенапряжения : Он просто выполняет то, что предполагает его название, то есть защищает схему от недопустимых высоковольтных входов, а именно, если Vcc увеличивается выше 19 В, IC выключается и возвращается к питанию, когда Vcc возвращается примерно к 5В.

Профессиональная высококачественная схема SMPS

На следующей диаграмме показана идеальная схема импульсного источника питания от FAIRCHILD, включающая рассмотренную выше микросхему FAN7602B. Как можно видеть, большинство используемых компонентов относятся к популярным типам и легко доступны, за исключением катушки индуктивности, которую необходимо собрать дома.Полная информация о конструкции трансформатора также представлена ​​ниже (из примечаний по применению FAIRCHILD). Предпочтительно, чтобы схема была построена на хорошо спроектированной печатной плате, чтобы свести к минимуму процедуры поиска и устранения неисправностей.

Ссылка

Техническое описание FAIRCHILD - FAN7602B

Импульсный источник питания

| Hackaday

Иногда становится шоком, когда вы смотрите на аппаратное обеспечение, которое вы, возможно, купили новое и все еще считаете довольно высокотехнологичным, и понимаете, что оно было создано до того, как родился кто-то в возрасте двадцати пяти лет.Это момент из лирики Вэйлона Дженнингса, о том, как ты с удивлением смотрел в зеркало, волосы на плечах и старость в глазах. Да, эти люди в возрасте от двадцати до пятидесяти лет никогда даже не слышали о Вэйлоне Дженнингсе.

У

[Стив] из Big Mess o’Wires есть Mac IIsi начала 1990-х, который не включался. Он уже заменил на материнской плате электролитические конденсаторы с истекшим сроком службы, поэтому главным подозреваемым был источник питания. Это чудо техники прошло уже четверть века и показало свой возраст.На случай, если у кого-то возникнет искушение сказать, что они не делают их такими, как раньше, блок питания [Стива] должен развеять этот миф.

Как инженер-электронщик, пишущий эту статью, легко подумать: Итак? Просто откройте крышку, вытащите старые и вставьте новые, работа сделана! Но также легко забыть, что не у всех одинаковый опыт, и к открытию сетевого блока питания нужно подходить с некоторым трепетом, если вы не привыкли работать с сетевым питанием. [Стив] был новичком в сетевых блоках питания и думал о том, чтобы отправить его кому-нибудь другому, но решил, что он * должен * это сделать, и принялся за работу.

Блок питания Apple представляет собой переключаемый блок питания. Вездесущий сегодня, но все еще более дорогой продукт в те дни, как вы знаете, если бы у вас был более ранний Commodore Amiga, чья большая большая коробка блока питания выглядела так же, но весила в десять раз больше, чем ее более поздние братья и сестры. Проще говоря, сетевое напряжение выпрямляется до высоковольтного постоянного тока, прерывается с высокой частотой и отправляется через небольшой и легкий трансформатор с ферритовым сердечником для создания более низких напряжений. Это означает, что в нем довольно много электролитических конденсаторов, и некоторые из них сильно нагреваются от тепла и напряжения.

На форуме

сообщений об одном и том же блоке питания были определены три кандидата на замену - сглаживающий конденсатор высокого напряжения и пара конденсаторов SMD на плате управления ШИМ. Мы бы хотели сказать «замените участок», пока он у вас открыт, но [Стив] принялся за работу над этими тремя. Сглаживающий колпачок вынул с помощью вакуумного демонтажного пистолета, но у него были проблемы с заглушками SMD. Используя термофен для их удаления, ему удалось удалить некоторые другие компоненты SMD, в результате чего потребовалась значительная очистка и доработка.Мы бы посоветовали в следующий раз отказаться от пневматического пистолета и использовать утюг с тонким наконечником, чтобы расплавить каждую клемму по очереди, на крышке их всего две, и ее можно приподнять с помощью плоскогубцев, чтобы отделить каждый из них.

Итак, в конце концов, у него был рабочий Mac с блоком питания, который должен прослужить еще двадцать лет. И он набрался уверенности, чтобы резюмировать источники питания от сети.

Если у вас возникнет соблазн заглянуть внутрь сетевого блока питания, вас не обязательно отталкивает тот факт, что он работает с сетевым напряжением, если вы относитесь к нему с уважением.Не включайте его, пока он открыт, если только он не проходит через изолирующий трансформатор, и всегда помните, что он может генерировать смертельное напряжение, поэтому будьте очень осторожны и никоим образом не прикасайтесь к нему, пока он включен. Если сомневаетесь, просто не включайте его, пока он открыт. Если вас беспокоит высокое напряжение, остающееся в конденсаторах, когда он выключен, просто измерьте это напряжение с помощью мультиметра. Если они остались, разрядите их через подходящий резистор до тех пор, пока вы больше не сможете их измерить.Любопытному хакеру есть чему поучиться в блоке питания с переключаемым режимом, зачем инженерам-электронщикам все самое интересное!

Это не первая история, которую мы рассмотрели, и, без сомнения, не последняя. Просмотрите наш тег повторения, чтобы узнать больше.

Как запустить проект

Добавлено в избранное Любимый 64

Обзор

Это руководство расскажет о различных способах реализации ваших электронных проектов.В нем будут подробно описаны параметры напряжения и тока, которые вы, возможно, захотите сделать. Также будут учтены дополнительные соображения, которые вы должны учесть, если ваш проект является мобильным / удаленным или, другими словами, вы не собираетесь сидеть рядом с розеткой на стене.

Если это действительно ваш первый электронный проект, у вас есть возможность прочитать это руководство или придерживаться рекомендованных материалов для проекта или платы разработки по вашему выбору. Комплект SparkFun Inventor’s Kit содержит USB-кабель, необходимый для питания, и отлично подходит для всех проектов в комплекте, а также для многих более сложных проектов.Если вы чувствуете себя подавленным, лучше всего начать с этого комплекта.

Рекомендуемая литература

Вот соответствующие уроки, которые вы, возможно, захотите проверить перед чтением этого:

Способы питания проекта

Вот некоторые из наиболее распространенных методов, используемых для поддержки проекта:

  • USB-питание
  • Настольный источник питания переменного тока
  • Настенный адаптер переменного тока в постоянный (например, компьютер или ноутбук)
  • Аккумуляторы

Четыре распространенных способа электроснабжения вашего проекта

Какой вариант мне выбрать для поддержки моего проекта?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от конкретных требований вашего проекта.

USB-питание

Если вы начинаете с SparkFun Inventor's Kit или другой базовой платы для разработки, вам, скорее всего, понадобится только USB-кабель. Arduino Uno - это пример, для которого требуется только кабель USB A - B для подачи питания на работу схем из комплекта. Вот несколько USB-кабелей из нашего каталога для питания вашего проекта от USB-порта.

Кабель USB от A до B - 6 футов

В наличии CAB-00512

Это стандартная проблема USB 2.0 кабель. Это наиболее распространенный периферийный кабель типа «папа / папа» от А до В, обычный…

1

Кабель USB micro-B - 6 футов

В наличии CAB-10215

USB 2.0 типа A на 5-контактный микро-USB.Это новый разъем меньшего размера для USB-устройств. Разъемы Micro USB примерно вдвое дешевле…

13
Настольный источник питания переменного тока

Если вы занимаетесь строительными проектами и регулярно тестируете схемы, настоятельно рекомендуется приобрести настольный источник питания переменного тока. Это позволит вам установить напряжение на определенное значение в зависимости от того, что вам нужно для вашего проекта.Это также дает вам некоторую защиту, поскольку вы можете установить максимально допустимый ток. Затем, если в вашем проекте произойдет короткое замыкание, питание стенда отключится, надеюсь, что предотвратит повреждение некоторых компонентов в вашем проекте.

Вот несколько настольных источников питания переменного тока из нашего каталога.

Настенные адаптеры переменного тока в постоянный

Особый источник питания переменного тока в постоянный часто используется после проверки цепи. Этот вариант также хорош, если вы часто используете одну и ту же доску разработки снова и снова в своих проектах.Эти настенные адаптеры обычно имеют заданное выходное напряжение и ток, поэтому важно убедиться, что выбранный вами адаптер имеет правильные характеристики для проекта, который вы будете использовать, и не превышать эти характеристики. Вот несколько настенных адаптеров из каталога, которые предлагают несколько усилителей.

Для более актуальных проектов, ознакомьтесь с некоторыми из этих источников питания в нашем каталоге. Просто убедитесь, что в списке рекомендованных продуктов на странице продукта вы найдете кабель, подходящий для вашего региона.

Аккумуляторы

Если вы хотите, чтобы ваш проект был мобильным или базировался в удаленном месте, вдали от того, где вы можете получить настенное питание переменного тока из сети, батареи - это то, что вам нужно. Батарейки бывают самых разных, поэтому обязательно ознакомьтесь с последующими частями этого руководства, чтобы вы могли точно определить, что выбрать. Обычно выбираются щелочные батареи, аккумуляторы NiMH AA и литий-полимерные. Вот несколько батареек из каталога.

Литий-ионный аккумулятор - 2 Ач

В наличии PRT-13855

Это очень тонкие и чрезвычайно легкие батареи на основе литий-ионной химии.Каждая ячейка выдает номинальное напряжение 3,7 В при 200…

. 7

Щелочная батарея 9 В

В наличии PRT-10218

Это ваши стандартные щелочные батарейки на 9 вольт от Rayovac. Даже не думайте пытаться перезарядить их.Используйте их с…

1

Никель-металлгидридный аккумулятор 2500 мАч - AA

В наличии PRT-00335

Никель-металлогидридные аккумуляторные батареи AA емкостью 2500 мАч, 1,2 В. [Технология NiMH] (http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel_metal_hy…

Если вашему проекту требуется определенное напряжение или немного больше тока от батареи, попробуйте добавить повышающий преобразователь или импульсный стабилизатор.Вы можете снимать переменное напряжение с батареи и выдавать заданное напряжение 5 В. В зависимости от платы и компонентов, используемых в вашем проекте, вы потенциально можете выводить 9 В или 10 В в зависимости от конфигурации. Вам просто нужно убедиться, что вы получили необходимые компоненты для построения вашей схемы, чтобы выходное напряжение превышало 5 В. Вот несколько конвертеров из нашего каталога.

LiPower - повышающий преобразователь

В наличии PRT-10255

Плата LiPower основана на невероятно универсальном повышающем преобразователе TPS61200.Плата сконфигурирована для использования с Li…

5

Рекомендации по напряжению / току

Сколько напряжения мне нужно для Project X?

Это во многом зависит от схемы, поэтому на этот вопрос нет простого ответа. Однако большинство микропроцессорных плат для разработки, таких как Arduino Uno, имеют на борту регулятор напряжения.Это позволяет нам подавать напряжение в указанном диапазоне выше регулируемого. Многие микропроцессоры и ИС на платах разработки работают от 3,3 В или 5 В, но имеют регуляторы напряжения, которые могут работать от 6 В до 12 В.

Питание поступает от источника питания и затем регулируется регулятором напряжения, так что каждая микросхема получает постоянное напряжение, даже если потребляемый ток может колебаться в разное время. Здесь, в SparkFun, мы используем блоки питания 9 В для многих наших продуктов, которые работают в режиме 3.Диапазон от 3 до 5 В. Однако, чтобы проверить, какое напряжение является безопасным, рекомендуется проверить техническое описание регулятора напряжения на плате разработки, чтобы узнать, какой диапазон напряжения рекомендуется производителем.

Сколько тока мне нужно для Project X?

Этот вопрос также зависит от макетной платы и микропроцессора, которые вы используете, а также от того, какие схемы вы планируете подключать к ним. Если ваш блок питания не может дать вам количество энергии, необходимое для проекта, схема может начать работать странным, непредсказуемым образом.Это также известно как потемнение.

Как и в случае с напряжением, рекомендуется проверить таблицы данных и оценить, что может понадобиться различным частям схемы. Также лучше округлить и предположить, что вашей схеме потребуется больше тока, чем для обеспечения достаточного тока. Если ваша схема включает элементы, требующие большого количества тока, такие как двигатели или большое количество светодиодов, вам может потребоваться большой источник питания или даже отдельные источники питания для микропроцессора и дополнительных двигателей.В противном случае падение мощности может привести к перезагрузке микропроцессора, недостаточному крутящему моменту двигателя или неполному горению светодиодных индикаторов. Опять же, всегда в ваших интересах получить блок питания, рассчитанный на более высокий ток, и не использовать дополнительные по сравнению с блоком, который не может обеспечить достаточно.

Светильники со светодиодными лентами, соединенными ромбовидной цепочкой

Не знаете, насколько актуален ваш проект?

После того, как вы некоторое время поиграете со схемами, будет легче оценить количество тока, которое требуется вашему проекту.Тем не менее, распространенные способы выяснить это экспериментально - либо использовать настольный источник питания переменного тока постоянного тока, который имеет считывание тока, либо использовать цифровой мультиметр для измерения тока, идущего в вашу схему во время ее работы. Это даст вам общее представление о том, какой блок питания выбрать для вашего проекта.

Если вы не знаете, как измерить ток с помощью мультиметра, обратитесь к нашему руководству по мультиметру.

Мы настоятельно рекомендуем иметь цифровой мультиметр в вашем электронном ящике.Он отлично подходит для измерения силы тока или напряжения.

Подключения

Как подключить аккумулятор или источник питания к цепи?

Есть много способов подключить источник питания к вашему проекту.

Общие способы подключения питания к вашей цепи

Настольные переменные блоки питания обычно подключаются к цепям напрямую с помощью банановых разъемов или проводов. Они также похожи на разъемы на кабелях щупов мультиметра.

Кабели с крючками от банана к микросхеме

В наличии CAB-00506

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, функциональным генераторам и т. Д. Кабели…

7

Кабели из банана в банан

В наличии CAB-00507

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…

2

Кабель от банана к аллигатору

В наличии CAB-00509

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…

2

Многие проекты сначала строятся на макетной плате с использованием проводов в качестве прототипа, прежде чем они станут конечным продуктом. Существует множество способов питания вашей макетной платы, многие из которых включают те же разъемы, которые упоминаются здесь.

Как только проект проходит стадию прототипирования, он обычно попадает на печатную плату. Если вы планируете сделать схему один или два раза, можно перенести схему на макетную плату и вручную подключить схему для защиты проекта.Если вы планируете создавать схему более нескольких раз, вы можете подумать о разработке схемы с помощью программного обеспечения САПР (например, Eagle), чтобы сэкономить время при подключении проекта или если вы планируете уменьшить размер всей схемы.

Одним из наиболее распространенных разъемов питания, используемых на готовой печатной плате, как в бытовой электронике, так и в электронике для хобби, является цилиндрический разъем, также известный как цилиндрический разъем. Они могут различаться по размеру, но все они работают одинаково и обеспечивают простой и надежный способ поддержки вашего проекта.В зависимости от вашего дизайна вы также можете получать питание от USB-порта компьютера или настенного адаптера.

Разъем SparkFun USB-C

В наличии BOB-15100

SparkFun USB-C Breakout обеспечивает в 3 раза большую мощность, чем предыдущая плата USB, при этом каждый вывод на соединении размыкается…

5

Батареи обычно хранятся в футляре, который удерживает батареи и подключает цепь с помощью проводов или цилиндрического разъема.Некоторые батареи, такие как литий-полимерные ионные батареи, часто используют разъем JST. Вот несколько из нашего каталога.

Держатель батареи 9 В

В наличии PRT-10512

Этот держатель батареи 9 В позволяет вашей батарее плотно защелкнуться и удерживать ее на месте, что отлично подходит в ситуациях, когда вы надеваете…

3

Чтобы узнать больше о различных разъемах питания, см. Наше руководство по разъемам.

Основные сведения о разъемах

18 января 2013 г.

Разъемы - главный источник путаницы для людей, только начинающих заниматься электроникой. Количество различных вариантов, терминов и названий соединителей может сделать выбор одного или найти тот, который вам нужен, непростым. Эта статья поможет вам окунуться в мир разъемов.

Удаленное / Мобильное питание

Какую батарею мне выбрать?

Когда вы запитываете удаленную цепь, все еще возникают те же проблемы с поиском батареи, которая обеспечивает правильное напряжение и ток.Срок службы или емкость аккумулятора - это показатель общего заряда аккумулятора. Емкость аккумулятора обычно оценивается в ампер-часов, (Ач) или миллиампер-час (мАч), и это говорит вам, сколько ампер может обеспечить полностью заряженная батарея за период в один час. Например, аккумулятор емкостью 2000 мАч может обеспечивать ток до 2 А (2000 мА) в течение одного часа.

Размер, форма и вес аккумулятора также следует учитывать при создании мобильного проекта, особенно если он будет летать на чем-то вроде небольшого квадрокоптера.Вы можете получить общее представление о разнообразии, посетив этот список в Википедии. Узнайте больше о типах аккумуляторов в нашем руководстве по аккумуляторным технологиям.

Последовательные и параллельные батареи

Вы можете добавлять батареи последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение и ток, необходимые для вашего проекта. Когда две или более батареи помещаются в серии , напряжения батарей складываются. Например, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы фактически состоят из шести одноэлементных свинцово-кислотных аккумуляторов, соединенных последовательно; шестерка 2.Ячейки 1 В в сумме дают 12,6 В. При последовательном соединении двух батарей рекомендуется, чтобы они были одного химического состава. Кроме того, будьте осторожны при последовательной зарядке аккумуляторов, так как многие зарядные устройства рассчитаны только на одноэлементную зарядку.

При подключении двух или более аккумуляторов параллельно емкости увеличиваются. Например, четыре батареи AA, подключенные параллельно, по-прежнему будут вырабатывать 1,5 В, однако емкость батарей увеличится в четыре раза.

Какая емкость аккумулятора мне нужна для моего проекта?

На этот вопрос легче ответить, если вы определили величину тока, который обычно потребляет ваша схема.В следующем примере мы будем использовать оценку. Однако рекомендуется измерять ток, потребляемый вашей схемой, с помощью цифрового мультиметра, чтобы получить точные результаты.

В качестве примера давайте начнем со схемы, оценим ее текущий выходной ток, затем выберем батарею и посчитаем, как долго схема будет работать от батареи. Давайте выберем микроконтроллер ATmega 328, который станет нашим мозгом для схемы. В нормальных условиях он потребляет около 20 мА. Давайте теперь подключим три красных светодиода и стандартные резисторы ограничения тока 330 Ом к цифровым контактам ввода / вывода микроконтроллера.В этой конфигурации каждый добавленный светодиод заставляет схему потреблять ток примерно на 10 мА больше. Теперь давайте подключим к микроконтроллеру два мотора Micro Metal. Каждый из них при включении потребляет примерно 25 мА. Наш общий возможный текущий розыгрыш сейчас составляет:

Давайте выберем для этого стандартную щелочную батарею AA, потому что она имеет более чем достаточный ток (до 1 А), имеет приличную емкость батареи (обычно в диапазоне от 1,5 Ач до 2,5 Ач) и очень распространена. Мы предположим, что в этом примере среднее значение составляет 2 Ач.Обратной стороной использования AA является то, что он имеет выходное напряжение только 1,5 В, а поскольку остальные наши компоненты будут работать от 5 В, нам необходимо увеличить напряжение. Мы можем использовать этот повышающий разрыв на 5 В, чтобы получить необходимое нам напряжение, или мы можем использовать три батареи AA последовательно, чтобы приблизить нас к необходимому напряжению. Три последовательно включенных АА дают нам напряжение 4,5 В (3 раза по 1,5 В). Вы также можете добавить еще одну батарею на 6 В и отрегулировать напряжение до уровня, необходимого для вашей схемы.

Чтобы рассчитать, как долго цепь будет работать от батареи, мы используем следующее уравнение:

Для схемы, питаемой параллельно от 3 АА и подключенной к цепи с постоянным потребляемым током 100 мА, это соответствует:

В идеале мы могли бы получить 60 часов автономной работы от этих трех щелочных батарей AA в этой параллельной конфигурации.Однако рекомендуется «снижать номинальные характеристики» аккумуляторов, что означает предполагать, что время автономной работы будет ниже идеального. Давайте консервативно скажем, что мы получим 75% идеального времени автономной работы и, следовательно, около 45 часов автономной работы для нашего проекта.

Срок службы батареи также может варьироваться в зависимости от фактического потребляемого тока. Вот график для батареи Energizer AA, показывающий ожидаемое время ее работы при постоянном потреблении тока.

Energizer AA, ток и время работы от батареи

Это лишь одна из многочисленных конфигураций, которые вы можете использовать для удаленного управления вашим проектом.

Ищете другие примеры? Ознакомьтесь с Powering LilyPad LED Projects, чтобы увидеть еще один пример расчета того, сколько энергии потребуется вашему проекту для светодиодов!

Стресс-тестирование

Теперь, когда вы выбрали источник питания и разъем, обязательно протестируйте свой проект и понаблюдайте за его поведением. В зависимости от производителя блоки питания могут иметь разную производительность. Обязательно протестируйте сетевой адаптер в течение определенного периода времени, чтобы убедиться, что микроконтроллер не отключится, а блок питания не сбросится под нагрузкой.Для определенных проектов, использующих емкостные сенсорные датчики, обязательно проверьте наличие задержек, вызванных шумными источниками питания.

Если вы управляете своим проектом удаленно, обязательно проверяйте его с аккумулятором. Батареи могут обеспечивать разную мощность в зависимости от подключенной нагрузки и химического состава батареи. Это также может привести к отключению микроконтроллера или прекращению подачи питания.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны знать наиболее распространенные способы питания вашей цепи и узнать, какой из них лучше всего подходит для вас, в зависимости от конкретных требований вашего проекта.Теперь вы можете сделать лучшее суждение, исходя из соображений тока, напряжения, разъема и мобильности для вашего проекта. Ознакомьтесь с этими другими замечательными руководствами для мониторинга, управления или поддержки вашего проекта!

Основы LilyPad: работа над вашим проектом

Узнайте о вариантах питания ваших проектов LilyPad, о безопасности и уходе за LiPo батареями, а также о том, как рассчитывать и учитывать ограничения мощности для ваших проектов.

Безопасный открывалка для гаражных ворот своими руками

Знаете ли вы, что большинство гаражных ворот подвержены риску заклинивания рулонов? Здесь мы создаем самодельную систему дистанционного управления гаражными воротами, которая намного безопаснее, чем большинство готовых к продаже продуктов, с использованием последних достижений криптографии ECC.

Или посмотрите несколько идей в блогах:

Как сделать лучшие измерения импульсного источника питания

Страна или регион * --Выберите - United StatesUnited KingdomCanadaIndiaNetherlandsAustraliaSouth AfricaFranceGermanySingaporeSwedenBrazilAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrit / Индийский океан Terr.Бруней-ДаруссаламБолгарияБуркина-ФасоБурундиКамбоджаКамерунКанарские островаКапо-ВердеКаймановы островаЦентральноафриканская РеспубликаЧадЧилиКитайОстров РождестваКокос (Килинг) островаКолумбияКоморские островаКонгоКонго, The Dem. Республика OfCook IslandsCosta RicaCôte d'IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Terr.GabonGambiaGeorgiaGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard / McDonald ISL,.HondurasHong Kong, ChinaHungaryIcelandIndonesiaIranIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea (Северная) Корея (Южная) KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarN. Марьяна Isls.NamibiaNauruNepalNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorwayOmanPakistanPalauPalestinian край, OccupiedPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSamoaSan MarinoSao Фолиант / PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbia и MontenegroSerbiaMontenegroSeychellesSierra LeoneSlovak RepublicSloveniaSolomon IslandsSomaliaSpainSri LankaSt.Елена Пьер и Микелон Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard / Ян Майен Isls.SwazilandSwitzerlandSyriaTaiwan, ChinaTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks / Кайкос Isls.TuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUS Экваторияльная Is.UruguayUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaViet NamVirgin острова (Британские) Виргинские острова поле (США) Уоллис / Футуна Isls.Western SaharaYemenZambiaZimbabweRequired

Ремонт импульсного источника питания

Внутреннее обозначение блока питания ATX:

А - выпрямитель мостовой
В - конденсаторы входного фильтра
между B и C - Радиатор высоковольтных транзисторов
C - трансформатор
между C и D - Радиатор низковольтных сильноточных выпрямителей
D - катушка выходного фильтра
E - конденсаторы выходного фильтра

Выход трансформатора (который теперь представляет собой переменный ток) затем выпрямляется специальными высокоскоростными диодами, чтобы снова переключить его на постоянный ток.Однако этот выход не является чистым постоянным током и требует обширной фильтрации для удаления высокочастотного «шума», который генерируется быстрым переключением транзисторов. Фильтрация осуществляется с помощью комбинации катушек (также известных как «дроссели») и конденсаторов.

Выходное напряжение источника питания регулируется путем подачи части выходного сигнала обратно на интегральную схему, которая управляет переключающими транзисторами. Если выходное напряжение слишком низкое, ИС позволяет транзисторам оставаться под напряжением в течение более длительного периода времени, повышая напряжение.Слишком высокое выходное напряжение сигнализирует микросхеме о необходимости сократить транзисторы, снижая выходное напряжение.

Отказ источника питания

Я обнаружил, что есть лишь небольшая часть компонентов, которые не работают в импульсных источниках питания регуляторов. Чаще всего выходят из строя сами переключающие транзисторы. В транзисторах происходит короткое замыкание, в результате чего через трансформатор протекает большой ток и перегорает предохранитель.

Отказ транзистора часто вызван неисправными конденсаторами.Чрезвычайно часто встречаются вздутые или протекающие конденсаторы выходного фильтра. Любой неисправный конденсатор следует заменить. Чтобы предотвратить повторение этого общего отказа, конденсаторы выходного фильтра следует заменить специальными конденсаторами с низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением). Эти конденсаторы специально разработаны для работы в условиях строгой фильтрации в импульсном источнике питания. Большинство производителей источников питания не устанавливают конденсаторы с низким ESR в качестве оригинального оборудования, поскольку они несколько дороже обычных конденсаторов.Однако использование их в качестве запасных компонентов того стоит, поскольку они значительно продлят срок службы источника питания в полевых условиях. Когда я работаю с источником питания, я заменяю все конденсаторы выходного фильтра конденсаторами с низким ESR, независимо от того, хорошие они или плохие. Поскольку сервисный вызов стоит гораздо дороже, чем конденсаторы, это разумный поступок.

Отказ диода - еще одна распространенная проблема. В импульсном блоке питания довольно много диодов, и выход из строя любого из них приведет к срабатыванию предохранителя или отключению блока питания.Чаще всего выходят из строя диоды из-за короткого замыкания выходных выпрямителей +12 В или -5 В. Выход из строя этих диодов не приведет к срабатыванию предохранителя. Блок питания просто обнаруживает короткое замыкание и отключается. Некоторые из этих отказов могут быть вызваны использованием выходов +12 или -5 В для питания ламп дверцы монетоприемника. Выход -5 В не имеет защиты от перегрузки по току во всех источниках питания. Короткое замыкание в патроне лампы может привести к срыву диода из-за слишком большого тока от источника питания. Диоды +12 В могут перегореть, если случайно использовать лампочки на 6 В вместо ламп на 12 В.Также возможно короткое замыкание высоковольтных входных диодов. Это часто сопровождается коротким замыканием коммутирующих транзисторов и перегорает предохранитель.

Проверка и ремонт

Все испытания проводятся при выключенном питании. Начнем с тестирования пары переключающих транзисторов. Они будут установлены на радиаторе, который поможет им работать холоднее. Проверьте их с помощью омметра или цифрового мультиметра, настроенного на диапазон проверки диодов. Проверьте каждый транзистор на короткое замыкание между эмиттером и коллектором.Замените все транзисторы, которые вы сочтете неисправными. Хотя некоторые технические специалисты утверждают, что вам следует заменить их оба, даже если только один из них неисправен, я не счел это необходимым.

Между прочим, эти транзисторы всегда будут казаться закороченными между базой и эмиттером при тестировании «в цепи». Обычно я не утруждаюсь тестированием перехода база-эмиттер транзисторов. Когда переключающие транзисторы выходят из строя, они всегда закорачивают между эмиттером и коллектором. Если вы сомневаетесь, вытащите транзисторы из цепи, чтобы проверить их.Если транзисторы закорочены, предохранитель перегорит. Обязательно проверьте и высоковольтные диоды. Высоковольтные диоды обычно являются частью мостового выпрямителя, хотя могут быть отдельными диодами.

Затем проверьте выходные выпрямители. Необходимо проверить три пары диодов. Одна пара предназначена для выхода -5 В. Они будут довольно маленькими; примерно такого же размера, как вездесущий 1N4004, с которым все мы знакомы. Диоды +12 В обычно несколько больше.Два выходных диода +5 В размещены вместе в «двойном диодном» корпусе, который очень похож на транзистор. Как и переключающие транзисторы, этот диодный корпус установлен на радиаторе. Обычно на нем напечатаны символы схемы диодов. Этот диод обычно не тестирует правильно в цепи. Тестирование можно упростить, отпаяв его с помощью «присоски для припоя» вместо того, чтобы полностью снимать его с печатной платы. Я видел очень мало отказов выходных диодов +5 В.Все диоды необходимо заменить быстродействующими диодами, иначе блок питания будет генерировать чрезмерный шум.

Выполните эти тесты, заменив все выходные конденсаторы на конденсаторы с низким ESR и включите источник питания. Блок питания следует проверить под нагрузкой. Используйте резистор на 1 Ом, 50 Вт или эквивалент в качестве «фиктивной нагрузки», подключенный между выходом +5 В и землей (DC COM). Это потребляет 5 ампер от источника питания, что достаточно для тестирования. Если источник питания все еще не работает, возможно, неисправна интегральная схема.Проверьте микросхему, сняв ее с печатной платы и установив в надежный источник питания. У меня есть запасной блок питания с розеткой, который я использую исключительно для тестирования интегральных схем. Практически все расходные материалы используют одну и ту же микросхему; тип 494. Эквивалентные интегральные схемы: TL494CN, uA494, uPC494C, IR3MO2 и MB3759. Их можно заменить на ECG1729.

Получение запасных частей

Одним из главных аргументов в пользу того, чтобы выбросить неисправные блоки питания в мусорное ведро, было то, что стоимость заменяемых компонентов почти равна стоимости нового блока питания.Это просто неправда. Коммутационные транзисторы доступны по цене около 0,90 доллара за штуку.

В большинстве случаев вы можете сказать, что конденсатор плохой, просто взглянув на его верхнюю поверхность. Если он вздулся вверху, это плохо, и его следует немедленно заменить. Иногда конденсаторы, которые выглядят нормально, тоже могут быть плохими, и для их определения вам понадобится измеритель ESR. Конденсаторы, которые вы хотите заказать, произведены компанией Nichicon. Закажите 3300 мкФ при 16 вольт (номер детали UVX1C332M) и 1000 мкФ при 25 вольт (номер детали UVX1E102M.Они подходят для замены конденсаторов выходных фильтров практически во всех моделях источников питания. Помните, что при замене конденсаторов фильтра вы всегда можете заменить конденсатор более высоким напряжением. НАПРИМЕР. Конденсатор на 1000 мкФ, 16 В можно заменить на 1000 мкФ, 25 В.

Слишком высокий выход минус 5 В

Большинство источников питания импульсных регуляторов имеют три выхода постоянного тока. Один из них - это основной выход +5 В постоянного тока, который питает компьютерную систему.Остальные - выходы +12 и -5 В. Эти выходы постоянного тока часто используются для питания системы генерации звука и самого аудиоусилителя. Когда вы тестируете источник питания, важно проверить все три выхода. Это особенно верно, когда у вас есть игра, которая в основном работает нормально, но имеет искаженный или отсутствующий звук.

При выходе из строя источника питания импульсного регулятора напряжение на всех трех выходах обычно падает до нуля. Однако иногда выходное напряжение может повышаться.Если вы обнаружите, что выходы +5 В постоянного тока и +12 В постоянного тока в норме, но выходное напряжение -5 В постоянного тока слишком высокое (более -6 В постоянного тока), попробуйте заменить дроссель выходного фильтра -5.

Дроссель фильтра -5 В легко найти даже без принципиальной схемы. Просто проследите след на печатной плате от выхода -5 В постоянного тока источника питания. В конечном итоге вы придете к компоненту, который может выглядеть как конденсатор, но будет четко обозначен на плате буквой «L» и, как правило, будет сопровождаться схематическим обозначением катушки.Катушка намотана на ферритовую катушку и покрыта пластиковой гильзой, на которую нанесена термоусадка. Осмотрите катушку. Если термоусадочная крышка расплавилась или отсутствует полностью, змеевик может быть неисправен.

Есть несколько вариантов получения катушки на замену. Предпочтительный метод - отключить катушку от ненужного источника питания. В качестве альтернативы вы можете снять перегоревший провод с ферритового сердечника и самостоятельно перемотать дроссель, используя провод соответствующего калибра. На нем не так много витков провода, чтобы за пять минут не перемотать новую катушку.

Замена выходного конденсатора

Я получил несколько звонков и писем от операторов и технических специалистов, у которых возникли проблемы с получением запасных конденсаторов для источников питания импульсных регуляторов. Рекомендую использовать конденсаторы марки Nichicon. Я использую их почти два года и на сегодняшний день не видел повторного выхода конденсатора из строя.

Я рекомендую вам заказать только два конденсатора различных марок Nichicon для использования в качестве замены конденсаторов выходного фильтра.Когда у вас есть номера деталей, это очень помогает. Для выхода +5 В постоянного тока используйте конденсаторы емкостью 3300 мкФ, 16 В постоянного тока. Номер детали Nichicon - UVX1C332M. Для каждого блока питания требуется два таких блока.

Чтобы упростить заказ и хранение, я использую один и тот же конденсатор для выходов +12 В постоянного тока и -5 В постоянного тока. Это конденсатор емкостью 1000 мкФ, 25 вольт. Номер детали Nichicon - UVX1E102M. Хотя в некоторых источниках питания для выхода +12 В постоянного тока используется конденсатор емкостью 2200 мкФ, я считаю, что 1000 мкФ вполне удовлетворительны.В большинстве источников питания используется по одному конденсатору для выходов +12 В постоянного тока и -5 В постоянного тока, поэтому заказывайте такое же количество конденсаторов на 1000 мкФ, что и конденсаторы на 3300 мкФ. При замене конденсаторов выходного фильтра рекомендуется заменить их все сразу.

Замена выходного диода

Выходные диоды - частая неисправность в блоке питания импульсного регулятора. Я бы сказал, что от двадцати пяти до тридцати процентов из них имеют плохие выходные диоды.

Высокоскоростные диоды

Имеется три пары выходных диодов; по одной паре для каждого из выходов: +5 В постоянного тока, +12 В постоянного тока и -5 В постоянного тока.Это не обычные диоды. Это специальные быстродействующие диоды с «быстрым восстановлением». Высокоскоростные диоды предназначены для очень быстрого переключения (около 40 тысяч циклов в секунду) источника питания.

Я редко заменял диодную сборку +5 В в блоке питания импульсного регулятора. Выходные диоды +12 и -5 В являются наиболее частыми отказами. Плохое испытание этих диодов при проверке «в цепи» является нормальным явлением. Обычно на выходе источника питания имеется резистор с низким сопротивлением (обычно около 100 Ом), что приводит к очень низким показаниям при проверке выходных диодов +12 или -5 В.Большинство людей распаивают и удаляют один конец каждого диода, чтобы проверить его, но обычно вы можете обойти этот шаг. Когда эти диоды выходят из строя, они, как правило, полностью замыкаются. Вместо значения около 100 Ом вы получите значение около нуля Ом; тупик!

Запасные диоды

Выходные диоды +12 В обычно имеют оригинальный номер детали, например, PXPR302 или FR302. Это диоды на 3 ампера. Выходные диоды -5 В часто имеют тип PXPR1502 или аналогичные. Хорошая инженерная практика диктует, что в этой схеме должны использоваться высокоскоростные диоды с «быстрым восстановлением».Я обнаружил, что нормальные диоды преждевременно выходят из строя и как таковые неприемлемы в качестве замены. Чем больше вы работаете над ремонтом блоков питания, тем легче это становится. Если учесть, что многие ремонты блоков питания производятся с заменой одного диода, то можно увидеть, что они совсем не одноразовые!

Плохие импульсные блоки питания обычно попадают в следующие категории:

1. Мертвый и тихий с сгоревшим предохранителем
2. Мертвый и тихий с исправным предохранителем
3.Мертвые и щебетание / щелчки с предохранителем исправны
4. Выходное напряжение в порядке, но игра ведет себя глупо с этим источником питания.

# 2 исправить труднее всего.

Импульсные блоки питания работают следующим образом:

Сторона высокого напряжения: выпрямление сетевого напряжения методом грубой силы с помощью набора диодов - либо отдельных, либо 4-выводного мостового выпрямителя. Он фильтруется через конденсатор и поступает в схему переключения (после понижения через другие компоненты) и в главный переключающий транзистор.Проблемы здесь относятся к №1, и их довольно легко исправить.

Регулировка: эта схема запускает питание и проверяет правильность вывода. Он запускает колебания главного переключающего транзистора и контролирует выход высокочастотного понижающего трансформатора через механизм обратной связи. Проблемы здесь связаны с №2 - самой сложной для решения.

Сторона низкого напряжения: здесь находятся выпрямительные диоды, дроссельные катушки фильтра и конденсаторы, которые превращают высокочастотный выход переменного тока трансформатора в выход постоянного тока, необходимый для игры.Здесь есть небольшая часть схемы, которая обеспечивает обратную связь с регулирующей схемой, чтобы все работало стабильно. Проблемы здесь связаны с №3 и №4.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: * ВСЕ * перечисленные методы поиска и устранения неисправностей выполняются при выключенном питании. Имейте в виду, что проблемы, перечисленные под номерами №2, №3 и №4, связаны с тем, где предохранитель находится в ХОРОШЕМ порядке, а в секции высокого напряжения на плате может быть заряд на больших конденсаторах фильтра. У некоторых источников питания есть резисторы для утечки через них.Другие НЕТ. Используйте резистор 150 кОм 1/2 Вт, чтобы удалить эти колпачки и проверить напряжение своим измерителем, чтобы избежать неприятного электрошока. Постоянный ток заставляет ваши мышцы сокращаться, и если вы возьмете в руки блок питания, вы можете обнаружить, что не можете их отпустить. Да, однажды со мной такое случалось. Соблюдайте соответствующие меры предосторожности. Вот как я узнал, что не все блоки питания имеют резисторы для защиты от утечки основных фильтров на стороне высокого напряжения. Блин блоки питания Apple II ...

Крепление стороны высокого напряжения:

С помощью омметра проверьте сопротивление во всех комбинациях 4 ножек мостового выпрямителя.Они НЕ должны показывать нулевое сопротивление. Если да, поменяйте местами провода и проверьте еще раз ... если есть ... замените компонент.

Проделайте то же испытание на выводах главного переключающего транзистора и любого другого полупроводника (диода / транзистора) в секции высокого напряжения. Замените все закороченные компоненты.

Имейте в виду, что в некоторых импульсных источниках питания вокруг переключающего транзистора используются маломощные резисторы. Если вы читаете около 2 Ом, возможно, вы читаете их. Закороченный компонент обычно составляет 1/2 Ом или меньше.

Если вы обнаружите закороченные компоненты где-либо в секции высокого напряжения, вам следует проверить резисторы на предмет обрыва и при необходимости заменить. Замените предохранитель, отремонтируйте все потрескавшиеся паяные соединения, соберите заново и проверьте ...

Устранение неполадок со стороны низкого напряжения: Чириканье питания обычно означает проблемы с выходом. Это может быть проблема и с регулирующей частью, но я никогда не видел этого в этом случае. В каждом случае чирикающих источников питания, над которыми я работал, закрывался выпрямительный диод в секции низкого напряжения.

Некоторые диоды представляют собой сдвоенные диоды, похожие на транзисторы. Посмотрите на печатную плату, поскольку большинство из них помечены как «D #» или «CR #». Проверьте эти компоненты с помощью омметра и найдите тот, который показывает короткое замыкание в обе стороны. Высокоскоростные сдвоенные выпрямители обычно считывают очень низкое сопротивление в одну сторону - выглядят почти закороченными - но они будут считывать высокие значения в другую сторону, если они не закорочены.

Замените закороченные выпрямители, устраните трещины в паяных соединениях, соберите заново и проверьте.

Блок питания работает, но игра с ним нестабильна: проверьте конденсаторы фильтра на выходной секции блока питания. Ищите те, у которых верхняя часть разделена, или те, которые наклонились или поднялись из-за того, что резиновая заглушка выскочила из дна. Если все они выглядят нормально, либо стреляйте в них, либо проверьте выходы с помощью осциллографа и поищите на них беспорядочные высокочастотные пульсации переменного тока. При необходимости замените колпачки, чтобы очистить эти выводы, исправить любые потрескавшиеся паяные соединения, собрать и проверить.

Проблема в разделе регулирования: Ну, это может быть сложно понять. Единственный раз, когда мне удавалось починить их без схемы (что не очень часто, так как вы обычно не можете получить схемы для них), это когда дробовик колпачков в секции регулирования или обнаружил трещину паяного соединения.

Что делать, если у меня возникла проблема, связанная с №1 или №3, и я не могу найти закороченный компонент? Что ж, это становится сложнее. Иногда полупроводник не замыкается. Иногда он становится "негерметичным", что означает, что прямое сопротивление низкое, как обычно, но сопротивление обратного пути ниже, чем должно быть.Если вы столкнетесь с подобными ситуациями, внимательно проверьте компоненты. Если вы найдете один с низким односторонним сопротивлением и от 500 до 1000 или около того Ом (может быть, немного больше, может немного меньше), то снимите одну ногу детали, поднимите эту ногу из платы и проверьте, что часть вне цепи. . Если он показывает низкий уровень в одном направлении, а не высокий в другом (в другом случае должно быть десятки, если не сотни тысяч Ом или выше), замените его, так как он может иметь негерметичность.

За эти годы я починил сотни коммутационных блоков - Apple II и более старые Mac II, SE, SE / 30 и множество клонов ПК.Я также отремонтировал их для различных сетевых устройств. Помните о мерах предосторожности и убедитесь, что колпачки сняты, и вы в безопасности.

Линейные источники питания - Основы схемотехники

Линейный источник питания - это блок питания (БП), не содержащий никаких коммутационных или цифровых компонентов. Он обладает некоторыми выдающимися характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, невосприимчивость к помехам от сети, простота, надежность, простота конструкции и ремонта.Они также могут генерировать очень высокие напряжения (тысячи вольт) и очень низкие напряжения (менее 1 В). Они могут легко генерировать несколько выходных напряжений. С другой стороны, они большие по размеру, тяжелые и требуют большего теплоотвода. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, задолго до появления полупроводников.

Линейные блоки питания

могут быть фиксированы, например, как источник питания 5 В, который может потребоваться для логической схемы, или несколько фиксированных источников питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12 В).На настольном лабораторном блоке питания вы можете использовать переменный блок питания. В дополнение к одиночным источникам вы также можете получить двойные источники питания, скажем, для схем операционного усилителя ± 15 В, и даже источники двойного слежения, которые синхронизированы по напряжению друг с другом в источниках питания, дрейф которых не является незначительным.

Некоторые примеры:

  • Логические и микропроцессорные схемы + 5 В
  • Светодиодное освещение + 12 В, общая электроника
  • Схемы ОУ ± 15 В
  • Блок питания для стендовых испытаний 0-30 В
  • +14.Зарядное устройство для аккумуляторов 5 В

В этой статье мы рассмотрим отдельные компоненты блока питания, а затем с нуля разработаем небольшой источник питания 12 В и регулируемый двойной источник питания 1–30 В.

Разбор линейного блока питания

  • Секция ввода сети содержит соединения с сетью, обычно выключатель, предохранитель и своего рода контрольную лампу. Используйте хорошее заземление и изолируйте все силовые части внутренней проводки изоляцией для защиты от случайного контакта.
  • Трансформатор выбирается в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все другие цепи от подключения к сети.Трансформатор может иметь несколько отводов первичной обмотки для обеспечения различных входных напряжений сети и несколько отводов вторичной обмотки, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между отводом первичной и вторичной обмоток имеется экран из медной фольги, который помогает уменьшить емкостную связь с высокочастотным сетевым шумом.
  • Выпрямитель может быть таким простым, как одинарный диод (не подходит), двухполупериодный мост с центральным ответвлением или двухполупериодный мост. Следует указать используемые диоды (выпрямители).Они дешевые и маленькие, и в них используются более крупные, чем предполагалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно вызваны выходом из строя диода либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети. Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). При установке диодов держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла. В высоковольтных источниках питания часто встречаются небольшие конденсаторы, подключенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстанавливаться.
  • Конденсатор - очень трудолюбивый компонент, который должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec * 1,414), а затем быстро разряжаться в нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон туалетной бумаги и алюминия, заполненный маслом, и они имеют репутацию высыхающих и, как следствие, потери емкости. Если возможно, разместите их подальше от источников тепла в вашей планировке. Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое последовательное сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями.Вы можете использовать их в цепи регулятора. При разводке старайтесь свести все заземления в одну точку. Конденсатор - хорошее место для использования. На приведенном ниже рисунке показан резистор, который является отличной технологией для удаления воздуха из этого колпачка при выключенном блоке питания. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1к будет достаточно.

На рисунке ниже зеленая кривая - это то, как форма волны выглядела бы без конденсатора, а красная форма волны - это «пополнение» конденсатора на каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки.Результирующая форма волны - это пульсирующее напряжение.

  • Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. Будет отдельная статья о регуляторах, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на основе IC с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.

Проектирование линейного источника питания

Разработка блока питания похожа на чтение на иврите: вы начинаете с конца и продвигаетесь к началу.Ключевой спецификацией является напряжение на выходе, которое мы хотим получить, и сколько тока мы можем получить от него без падения напряжения. В этом проекте давайте нацелимся на 12 В при 1 А и 3 В на регуляторе. У любого регулятора должна быть определенная необходимая разница между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано иное, предположите, что это минимум 3 В. Некоторые из используемых здесь регуляторов рассчитаны только на 2 В.

Если на выходе нужно 12В, то на конденсаторе нужно 12 + 3 = 15В.Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, должна присутствовать переменная составляющая, и это пульсирующее напряжение (пульсация В, ). Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем хуже пульсации, и это тоже нужно указать. При выборе 10%, т.е. 1,2 В (размах), ограничение рассчитывается следующим образом:

, где f равно 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Следовательно, нам нужно:

Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды обеспечивают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут использовать больший ток.

В двухполупериодном мосту ток 1,8 * I нагрузка . В центрально-резьбовом 1,2 * I нагрузка . Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.

Это возвращает нас к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны смотреть на допуски. Если мы будем следовать минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня выпадения напряжения, что в значительной степени повлияет на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207 В.

Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:

, где 0,92 - КПД трансформатора, а 0,707 - 1 / √2

V reg - падение напряжения регулятора, V rect - падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2 * 0,7 для цепи центрального отвода и 4 * 0,7 для полного моста. В пульсации было указано как 10% от 12 В или 1,2 В, поэтому

В сек = 15,03 В

Это означает, что готового трансформатора на 15 В должно хватить.Иногда вам не удается найти подходящий трансформатор, и вам нужно выбрать другой с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на регуляторе будет более высокое напряжение и, как следствие, большая мощность, рассеиваемая его радиатором.

Последнее, что нужно сейчас указать, - это размер трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка - думать, что ВА будет сек * I нагрузка , т.е. 15 * 1 = 15ВА. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому, в зависимости от конфигурации, 1.2 или 1,8 * I нагрузка означает большую разницу, т.е. 1,8 * 1 * 15 = 27ВА.

На этом мы завершаем дизайн. А как насчет предохранителя? Это целая наука, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в данном случае ВА равно 27, а напряжение сети - 230 В, а I = 2 * 27/230 = 250 мА.

Теперь мы можем добавить к регулятору последние несколько компонентов:

Для C1 мы разработали 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ.Назначение C2 и C3 - обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. National Linear обычно составляет C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале это должны быть танталовые типы, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить ценность.

D3 часто пренебрегают, но он важен. В случае короткого замыкания на входе регулятора любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разряжается на заднюю часть регулятора и, возможно, убивает его. Но D3 обходит это.

Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый на основе популярного и простого в использовании LM317 и добавим дополнительную отрицательную версию LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания.Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с центральным отводом, а также полный мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся к отрицательной половине блока питания. Единственное, что осталось разработать, - это R6 и R7.

Если вы сделаете R6 = 220, то для любого напряжения от В до до мин , R7 = (176 * В из ) - 220.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *