Блок питания на ир2153 своими руками. Импульсный блок питания на IR2153: схема, особенности сборки и настройки

Основные элементы схемы:

• Диодный мост для выпрямления сетевого напряжения
• Фильтрующий конденсатор большой емкости
• Микросхема IR2153
• Силовые транзисторы (обычно MOSFET)
• Импульсный трансформатор
• Выходной выпрямитель и фильтр

Выбор компонентов для ИБП

При подборе элементов для импульсного блока питания следует учитывать несколько важных моментов:

Диодный мост

Для входного выпрямителя подойдет готовый диодный мост на ток 6-10А и напряжение 600-1000В. Можно использовать, например, KBPC610 или аналогичный.

Фильтрующий конденсатор

Емкость входного конденсатора рассчитывается по формуле:

C = P / (2 * f * U * ΔU)

где P — мощность БП, f — частота сети, U — напряжение, ΔU — допустимые пульсации.

Для БП мощностью 200-300 Вт обычно достаточно конденсатора 220-330 мкФ на 400В.

Силовые транзисторы

В качестве ключей хорошо подходят MOSFET транзисторы IRF740, IRF840 или аналогичные. Они должны иметь напряжение сток-исток не менее 400В и ток не менее 5-10А.

Импульсный трансформатор

Трансформатор можно использовать готовый от компьютерного блока питания или намотать самостоятельно на ферритовом сердечнике. Важно правильно рассчитать число витков обмоток.

Намотка импульсного трансформатора

Намотка трансформатора — важный этап в создании ИБП. От качества намотки зависит эффективность и надежность всего устройства.

Основные этапы намотки трансформатора:

1. Выбор подходящего ферритового сердечника (например, ETD39)
2. Расчет числа витков первичной и вторичных обмоток
3. Намотка первичной обмотки проводом 0.5-0.7 мм
4. Изоляция первичной обмотки
5. Намотка вторичных обмоток более толстым проводом
6. Финальная изоляция обмоток

При намотке важно соблюдать направление намотки обмоток и качественно изолировать слои. Для изоляции можно использовать тонкую лакоткань или специальную изоляционную ленту.

Настройка и проверка работы ИБП

После сборки блока питания необходимо провести его настройку и проверку:

1. Проверить все соединения на отсутствие коротких замыканий
2. Подключить к выходу нагрузку (лампу накаливания 60-100 Вт)
3. Подать питание через ЛАТР, плавно повышая напряжение
4. Проконтролировать наличие выходного напряжения
5. Проверить нагрев силовых элементов — они не должны сильно греться
6. При необходимости подстроить частоту генерации IR2153

Если все в порядке, можно постепенно увеличивать нагрузку до номинальной, контролируя нагрев компонентов.

Возможные проблемы и их устранение

При отладке ИБП могут возникнуть следующие проблемы:

• Отсутствие выходного напряжения — проверить работу IR2153 и силовых транзисторов
• Сильный нагрев транзисторов — уменьшить частоту генерации или улучшить теплоотвод
• Нестабильное выходное напряжение — проверить намотку трансформатора, увеличить емкость выходного фильтра
• Высокочастотный писк — использовать демпфирующие RC-цепочки

При правильной сборке и настройке импульсный блок питания на IR2153 будет надежно работать долгие годы, обеспечивая стабильное питание вашей аппаратуры.

Заключение

Импульсный блок питания на микросхеме IR2153 — отличное решение для создания компактного и эффективного источника питания своими руками. При грамотном подходе к выбору компонентов и настройке такой ИБП не уступает по характеристикам промышленным образцам.

Надеюсь, эта статья поможет вам разобраться в особенностях работы и сборки импульсных блоков питания. При возникновении вопросов по схеме или настройке ИБП, обязательно задавайте их в комментариях.

Простой импульсный блок питания на ir2153(d) для усилителя и не только. Импульсное зу для акб Инструкция по изготовлению импульсного ЗУ своими руками

Источник питания IR2153 500Вт — предлагаю ознакомится, а при желании и повторить схему импульсного блока питания для усилителя мощности реализованной на широко известной IR2153. Это самотактируемый полу-мостовой драйвер, усовершенствованная модификация драйвера IR2151, который включает в себя программу высоковольтного полу-моста с генератором эквивалентным интегральному таймеру 555 (К1006ВИ1). Отличительная особенность чипа IR2153 заключается в улучшенных функциональных возможностях и не требующий особых навыков в его использовании, очень простой и эффективный прибор относительно раннее выпускаемых микросхем.

Отличительные свойства данного источника питания:

• Реализована схема защита от возможных перегрузок, а также защита при коротком замыкании в обмотках импульсного трансформатора.
• Встроена схема мягкого запуска блока питания.
• Имеет функцию защиты устройства по входу, которую выполняет варистор предохраняющий БП от бросков напряжения в электросети и его чрезмерного значения, а также от случайной подачи на вход 380v.
• Несложная в освоении и недорогая схема.

Характеристики, которыми обладает источник питания IR2153 500Вт
Номинальная выходная мощность — 200Вт, если использовать трансформатор с большей мощностью, то можно получить 500Вт.
Музыкальная или RMS мощность на выходе составляет — 300Вт. Можно получить 700Вт с трансформатором более высокой мощности.

Схема управления БП является штатной для чипа IR2153 и заимствована из его даташита. Модуль защиты от короткого замыкания и перегрузки имеет возможность настройки тока, при котором будет происходить отсечка с одновременным включением сигнального светодиода. При переходе источника питания в режим защиты при нештатной ситуации, он может прибывать в таком состоянии неограниченное время, хотя потребление устройством тока останется сравнимым с током холостого хода не нагруженного БП. Что касается образца моей модификации, то там защита настроена на ограничение мощности потребления блоком питания от 300 Вт, что дает гарантию от чрезмерной нагрузки, а следовательно и от избыточного нагрева, что в свою очередь чревато выходом из стоя полностью всего блока.

Момент тестирования с нагрузкой

Вот здесь лежит файл, там все относительно блока питания подробно расписано, а также имеются рекомендации как увеличить выходную мощность. Любой радиолюбитель прочитав этот материал в состоянии самостоятельно изготовить блок питания под необходимую ему мощность и соответственно напряжения на выходе.

Сжатая папка с методом расчета трансформатора и положенная к этому программа.
Скачать:
Скачать:

Программа для расчета номинальных значений компонентов для назначения необходимой частоты работы IR2153.
Скачать:

Печатная плата.
Скачать:

Печатная плата создана с расчетом установки в нее компьютерного трансформатора и выходных ультрабыстрых диодов типа MUR820 и BYW29-200, тем самым предоставляется возможность ее применения в источниках питания с мощностью в 250 Вт на выходе. Но имеется и уязвимое место — это площадка под конденсатор С3. Если не найдется подходящего по диаметру конденсатора, то тогда нужно будет плату незначительно раздвинуть.

Информационная статья по использованию драйверов IR.
Скачать:

Здесь немного измененный блок питания. Принципиальное его отличие от вышеизложенной схемы в устройстве реализованной защиты.

Схема такого импульсного блока питания в интернете встречается довольно часто, но в некоторых из них допущены ошибки, я же в свою очередь чуть доработал схему. Задающая часть (генератор импульсов) собран на ШИМ-контроллере IR2153. Схема из себя представляет типичный полумостовой инвертор с мощностью 250 ватт.

Импульсное ЗУ для зарядки аккумуляторов схема
Мощность инвертора можно повысить до 400 ватт, если заменить электролитические конденсаторы на 470 мкФ 200 Вольт.

Силовые ключи с нагрузкой до 30 -50 ватт остаются холодными, но их нужно установить на теплоотводы, возможно будет нужда в воздушном охлаждении.

Использован готовый трансформатор от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой). Они имеют шину 12 Вольт до 10 Ампер (зависит от мощности блока, в котором они использовались, в некоторых случаях обмотка на 20 Ампер). 10 Ампер тока вполне хватит для зарядки мощных кислотных аккумуляторов с емкостью до 200А/ч.

Диодный выпрямитель — в моем случае была использована мощная диодная сборка шоттки на 30 Ампер. Диод всего один.

ВНИМАНИЕ!
Не коротить вторичную обмотку трансформатора, это приведет к резкому повышению тока в первичной цепи, к перегреву транзисторов, в следствии чего они могут выйти из строя.

Дроссель — тоже был снят от импульсного БП, его при желании можно исключить из схемы, он тут применен в сетевом фильтре.

Предохранитель тоже не обязательно ставить. Термистор — любой (я взял от нерабочего компьютерного блока питания). Термистор сохраняет силовые транзисторы во время бросков напряжения. Половина компонентов этого блока питания можно выпаять из нерабочих компьютерных БП, в том числе и электролитические конденсаторы.

Полевые транзисторы — я ставил мощные силовые ключи серии IRF740 с напряжением 400 Вольт при токе до 10 Ампер, но можно использовать любые другие аналогичные ключи с рабочим напряжением не менее 400 Вольт с током не менее 5 Ампер.

К блоку питанию не желательно добавить дополнительные измерительные приборы, поскольку ток тут не совсем постоянный, стрелочный или электронный Вольтметр могут работать неправильно.
Готовое зарядное устройство достаточно компактное и легкое, работает полностью бесшумно и не греется при холостом ходу, обеспечивает достаточно большой выходной ток. Затраты на компоненты минимальны, но на рынке такие ЗУ стоят 50-90$.

Для автомобильных аккумуляторов. Схем таких устройств довольно много — одни предпочитают собирать их из подручных элементов, другие же используют готовые блоки, например от компьютеров. Блок питания персонального компьютера можно без особого труда переделать во вполне качественное зарядное для автомобильного аккумулятора. Буквально за пару часов можно сделать устройство, в котором можно будет проводить замер напряжения питания и тока зарядки. Нужно только добавить в конструкцию приборы для измерения.

Основные характеристики зарядников

1. Трансформаторные — у них очень большой вес и габариты. Причина — используется трансформатор — у него внушительные обмотки и сердечки из электротехнической стали, у которой большой вес.
2. Импульсные о таких устройствах более положительные — габариты у приборов небольшие, вес тоже маленький.

Именно за компактность и полюбились потребителям зарядные устройства импульсного типа. Но кроме этого, у них более высокий КПД в сравнении с трансформаторными. В продаже можно встретить только такого типа импульсные Схемы у них в целом похожи, отличаются они только используемыми элементами.

Элементы конструкции зарядника

При помощи зарядного устройства восстанавливается работоспособность аккумуляторной батареи. В конструкции используется исключительно современная элементная база. В состав входят такие блоки:

1. Импульсный трансформатор.
2. Блок выпрямителя.
3. Блок стабилизатора.
4. Приборы для измерения тока зарядки и (или) напряжения.
5. Основной блок, позволяющий осуществлять контроль процесса зарядки.

Все эти элементы имеют маленькие габариты. Импульсный трансформатор небольшой, наматываются его обмотки на ферритовых сердечниках.

Самые простые конструкции импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов Hyundai или других марок машин можно выполнить всего на одном транзисторе. Главное — сделать схему управления этим транзистором. Все компоненты можно приобрести в магазине радиодеталей или же снять с блоков питания ПК, телевизоров, мониторов.

Особенности работы

По принципу работы все схемы импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов можно разделить на такие подгруппы:

1. Зарядка аккумулятора напряжением, ток при этом имеет постоянное значение.
2. Напряжение остается неизменным, но ток при зарядке постепенно уменьшается.
3. Комбинированный метод — объединение двух первых.

Самый «правильный» способ — это изменять ток, а не напряжение. Он подходит для большей части аккумуляторных батарей. Но это в теории, так как зарядники могут осуществлять контролирование силы тока только в том случае, если напряжение на выходе будет иметь постоянное значение.

Особенности режимов зарядки

Если ток остается постоянным, а меняется напряжение, то вы получите массу неприятностей — пластины внутри аккумуляторной батареи будут осыпаться, что приведет к выходу ее из строя. В этом случае восстановить АКБ не получится, придется только покупать новую.

Наиболее щадящим режимом оказывается комбинированный, при котором сначала происходит зарядка при помощи постоянного тока. Под конец процесса происходит изменение тока и стабилизация напряжения. С помощью этого возможность закипания аккумуляторной батареи сводится к минимуму, газов тоже меньше выделяется.

Как подобрать зарядное?

Чтобы АКБ прослужила как можно дольше, необходимо правильно выбрать импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. В инструкциях к ним указываются все параметры: ток зарядки, напряжение, даже схемы в некоторых приводятся.

Обязательно учитывайте, что зарядник должен вырабатывать ток, равный 10 % от суммарной емкости аккумуляторной батареи. Также вам потребуется учесть такие факторы:

1. Обязательно учитывайте у продавца, сможет ли конкретная модель зарядника полностью восстановить работоспособность аккумулятора. Проблема в том, что не все устройства способны делать это. Если в вашей машине стоит аккумулятор на 100 А*ч, а вы покупаете зарядник с максимальным током 6 А, то его явно будет недостаточно.
2. Исходя из первого пункта, внимательно смотрите, какой максимальный ток может выдать устройство. Не лишним будет обратить внимание и на напряжение — некоторые устройства могут выдавать не 12, а 24 Вольта.

Желательно, чтобы в заряднике присутствовала функция автоматического отключения при достижении полного заряда аккумулятора. С помощью такой функции вы избавите себя от лишних проблем — не нужно будет контролировать зарядку. Как только достигнет зарядка максимума, устройство само отключится.

Обязательно во время эксплуатации подобного рода приборов могут возникнуть проблемы. Чтобы этого не произошло, нужно придерживаться простых рекомендаций. Главное — добиться того, чтобы в банках аккумуляторной батареи было достаточное количество электролита.

Если его мало, то долейте дистиллированной воды. Заливать чистый электролит не рекомендуется. Обязательно также учитывайте такие параметры:

1. Величину напряжения зарядки. Максимальное значение не должно превышать 14,4 В.
2. Величину силы тока — эту характеристику можно без особого труда регулировать на импульсных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов «Орион» и аналогичных. Для этого на передней панели устанавливается амперметр и переменный резистор.
3. Длительность зарядки аккумуляторной батареи. При отсутствии индикаторов сложно понять, когда аккумуляторная батарея заряжена, а когда разряжена. Подключите амперметр между зарядным устройством и аккумулятором — если его показания не изменяются и крайне малы, то это свидетельствует о том, что зарядка полностью восстановилась.

Какой бы зарядник вы ни использовали, старайтесь не переборщить — больше суток не держите аккумулятор. В противном случае может произойти замыкание и закипание электролита.

Самодельные устройства

За основу можно взять схему импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов «Аида» или аналогичных. Очень часто в самоделках применяют схему IR2153. Ее отличие от всех остальных, которые используются для изготовления зарядников, в том, что устанавливается не два конденсатора, а один — электролитический. Но у такой схему есть один недостаток — с ее помощью можно сделать только маломощные устройства. Но эта проблема решается установкой более мощных элементов.

Во всех конструкциях применяются например 8N50. Корпус у этих приборов изолирован. Диодные мосты для самодельных зарядников лучше всего использовать те, которые устанавливаются в блоках питания персональных компьютеров. В том случае если готовой мостовой сборки нет, можно сделать ее из четырех полупроводниковых диодов. Желательно, чтобы величина обратного тока у них была выше 10 ампер. Но это для случаев, когда зарядное будет использоваться с аккумуляторными батареями емкостью не более 70-8-0 А*ч.

Цепь питания зарядного устройства

В импульсных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов Bosch и аналогичных обязательно используется в схеме цепи питания резистор для гашения тока. Если вы решили самостоятельно изготовить зарядник, то потребуется устанавливать резистор сопротивлением около 18 кОм. Далее по схеме находится выпрямительный блок однополупериодного типа. В нем применяется всего один полупроводниковый диод, после которого устанавливается электролитический конденсатор.

Он необходим для того, чтобы отсекать переменную составляющую тока. Желательно использовать керамические или пленочные элементы. По законам Кирхгофа составляются схемы замещения. В режиме переменного тока конденсатор заменяется в ней отрезком проводника. А при работе схемы на постоянном токе — разрывом. Следовательно, в выпрямленном токе после диода будут две составляющие: основная — постоянный ток, а также остатки переменного, их нужно убрать.

Импульсный трансформатор

В конструкции импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов «Кото» используется специальной конструкции трансформатор. Для самоделок можно воспользоваться готовым — снять из блока питания персонального компьютера. В них применяются трансформаторы, которые идеально подходят для реализации схем зарядных устройств — они могут создать высокий уровень тока.

Также они позволяют обеспечить сразу несколько значений напряжений на выходе зарядника. Диоды, которые устанавливаются после трансформатора, должны быть именно импульсными, другие работать в схеме попросту не смогут. Они быстро выйдут из строя при попытке выпрямить высокочастотный ток. В качестве фильтрующего элемента желательно установить несколько электролитических конденсаторов и ВЧ-дроссель. Рекомендуется применить термистор сопротивлением 5 Ом, чтобы обеспечить снижение уровня бросков.

Кстати, термистор тоже можно найти в старом БП от компьютера. Обратите внимание на емкость электролитического конденсатора — ее нужно подбирать исходя из значения мощности всего устройства. На каждый 1 Ватт мощности требуется 1 мкФ. Рабочее напряжение не менее 400 В. Можно применить четыре элемента по 100 мкФ каждый, включенных параллельно. При таком соединении емкости суммируются.

Недавно под заказ попросили сделать высоковольтный генератор. Сейчас некоторые спросят себя — какое отношение имеет высоковольтный генератор к зарядному устройству? Должен заметить, что один из самых простых импульсных зарядников можно построить на базе приведенной схемы и в качестве наглядной демонстрации я решил собрать

инвертор на макете и изучить все основные достоинства и недостатки данного инвертора.

Автоэлектрика. Мощное импульсное зарядное устройство для АКБ.

Ранее, я уже выкладывал статью про зарядное устройство на основе полумостового инвертора на драйвере IR2153, в этой статье тот же драйвер, только чуть иная схематика, без использования емкостей полумоста, так, как с ними было много вопросов и многие просили схему без конденсаторов.

Но без конденсаторов и тут не обошлось, он нужен для сглаживания помех и бросков после сетевого выпрямителя, емкость я подобрал 220 мкФ, но можно и меньше — от 47 мкФ, напряжение 450 Вольт в моем случае, но можно ограничиться 330-400 Вольт.

Для обеспечения нужных параметров питания микросхемы использован резистор 45-55кОм с мощностью 2 ватт, если таковых нет, то можно подключить последовательно 2-3 резисторов, конечное сопротивление которых, будет в пределе указанного.

Полевые транзисторы нужны высоковольтные, типа IRF840 или IRF740. Трансформатор был взят готовый, от компьютерного блока питания. На входе питания стоят два пленочных конденсатора до и после дросселя, дроссель взят готовый, он имеет две одинаковые обмотки (независимые друг от друга) каждая по 15 витков провода 0,7мм.

На выходах трансформатора образуется разное напряжение (3,3/5/12Вольт). Шину 12 Вольт найти очень легко, обычно это два вывода с одного края, нужную обмотку найти легко, если использовать галогенную лампу на 12 Вольт, судя по свечению можно сделать вывод о напряжении.

Готовый блок можно дополнить регулятором мощности и защитой от перегруза и короткого замыкания и получить полноценное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, напомню, что ток с шины 12 Вольт доходит до 8-12 Ампер, зависит от конкретного типа трансформатора.

Пришла зима, самое время задуматься о зарядном устройстве, для автомобильного аккумулятора. Можно изготовить зарядное устройство по классической схеме, с регулятором на тиристорах, но габариты и вес такого зарядного устройства, очень велики. Можно пойти и купить зарядное как сделал мой товарищ именно благодаря ему у меня есть отличный заводской корпус)))) — Купил он зарядку на рынке, пробовал зарядить аккумулятор, но он как то не заряжался, пришел он ко мне мол разбери глянь че да как, разобрали посмеялись и он мне его подарил))), короче внутри транс ватт на 80, диодный мост и предохранитель, транс выдает аж 11 вольт, как вы понимаете заряжать оно в принципе не может! А я решил сделать в данном корпусе импульсную зарядку, почему импульсную? а потому, что современная элементная база, позволяет существенно упростить схему, не теряя надежности.

Принцип работы следующий, подключаем аккумулятор, выставляем нужный зарядный ток (рекомендуется 10% от полной емкости аккумулятора, для аккумулятора 55 А/Ч ток нужен 5.5 А) и идем заниматься своими делами, когда аккумулятор зарядиться загорится желтый светодиод, аккумулятор полностью заряжен, данное зарядное имеет защиту от короткого замыкания и переплюсовки что существенно продлит ему жизнь))).

Данное зарядное устройство собрано на недорогой микросхеме UC3845, по стандартной схеме включения, микросхема управляет мощным полевым транзистором нагрузкой которого служит импульсный трансформатор. Практически все радиоэлементы можно выдрать с компьютерных блоков питания, в том числе и трансформатор, правда его придется перемотать, у меня на перемотку ушел час с перекурами, прелесть импульсников в том что мотать всего пару десятков витков.
Вот собственно схема блока питания.

С начала мотается первая половина первичной обмотки я мотал 26 витков проводом 0.6-0.7 мм.

Затем слой изоляции можно бумажным скотчем в 2 слоя, а можно как описано

Далее мотаем обмотку питания микросхемы UC3845 6 витков проводм 0.3-0.4 мм.

Опять мотаем изоляцию и вторую половину первички опять 26 витков проводом 0.6-0.7 мм..

Хорошенько изолируем

Мотаем вторичку, обращайте внимание на направление намотки и на то к каким выводам припаивать конци обмоток!!!
6 витков в 3 провода диаметром 0.8 мм.

Последний слой изоляции и все готово.

Простые схемы импульсных блоков питания своими руками

В данной статье описан способ изготовления мощного сетевого БП для питания усилителя мощности низкой частоты. Блок питания — основная проблема, с которой приходится сталкиваться после сборки мощных усилителей. Мною было собрано огромное количество блоков питания и хочу поделиться конструкцией наиболее простого и стабильного сетевого ИБП.

Тип блока питания, как уже заметили — импульсный. Такое решение резким образом уменьшает вес и размеры конструкции, но работает не хуже обыкновенного сетевого трансформатора, к которому мы привыкли. Схема собрана на мощном драйвере IR2153. Если микросхема в DIP корпусе, то диод нужно ставить обязательно. На счет диода — обратите внимание, он не обычный, а ультрабыстрый, поскольку рабочая частота генератора составляет десятки килогерц и обычные выпрямительные диоды тут не подойдут.

В моем случае вся схема была собрана на «рассыпухе», поскольку собирал только для проверки работоспособности. Мной схема практически не настраивалась и сразу заработала как швейцарские часы.

Трансформатор — желательно взять готовый, от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой, я взял трансформатор с косичкой от блока питания АТХ 350 ватт). На выходе трансформатора можно использовать выпрямитель из диодов ШОТТКИ (тоже можно найти в компьютерных блоках питания), или любые быстрые и ультрабыстрые диоды с током 10 Ампер и более, также можно ставить наши КД213А.

Схему подключайте в сеть через лампу накаливания 220 Вольт 100 ватт, в моем случае все тесты делал инвертором 12-220 с защитой от КЗ и перегруза и только после точной настройки решился подключить в сеть 220 Вольт.

Как должна работать собранная схема?

• Ключи холодные, без выходной нагрузки (у меня даже с выходной нагрузкой 50 ватт ключи оставались ледяными) .
• Микросхема не должна перегреваться в ходе работы.
• На каждом конденсаторе должно быть напряжение порядка 150 Вольт, хотя номинал этого напряжение может откланяться на 10-15 Вольт.
• Схема должна работать бесшумно.
• Резистор питания микросхемы (47к) должен чуть перегреваться во время работы, возможен также ничтожный перегрев резистора снаббера (100 Ом).

Основные проблемы, которые возникают после сборки

Проблема 1. Собрали схему, при подключении контрольная лампочка, которая подключена на выход трансформатора мигает, а сама схема издает непонятные звуки.

Решение. Скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы, попробуйте снизить сопротивление резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40 и так (с шагом 2-3кОм ) до тех пор, пока схема не заработает нормально.

Проблема 2. Собрали схему, при подаче питания ничего не греется и не взрывается, но напряжение и ток на выходе трансформатора мизерные (почти ровны нулю)

Решение. Замените конденсатор 400Вольт 1мкФ на дроссель 2мГн.

Проблема 3. Один из электролитов сильно греется.

Решение. Скорее всего он нерабочий, замените на новый и заодно проверьте диодный выпрямитель, может именно из-за нерабочего выпрямителя на конденсатор поступает переменка.

Импульсный блок питания на ir2153 можно использовать для питания мощных, высококачественных усилителей, или же использовать в качестве зарядного устройства для мощных свинцовых аккумуляторов, можно и в качестве блока питания — все на ваше усмотрение.

Мощность блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно будет использовать трансформатор от АТХ на 450 ватт и заменить электролитические конденсаторы на 470мкФ — и все!

В целом, импульсный блок питания своими руками можно собрать всего за 10-12 $ и то если брать все компоненты из радиомагазина, но у каждого радиолюбителя найдется больше половины радиодеталей, использованных в схеме.

В данной статье описан способ изготовления мощного сетевого БП для питания усилителя мощности низкой частоты. Блок питания — основная проблема, с которой приходится сталкиваться после сборки мощных усилителей. Мною было собрано огромное количество блоков питания и хочу поделиться конструкцией наиболее простого и стабильного сетевого ИБП.

Тип блока питания, как уже заметили — импульсный. Такое решение резким образом уменьшает вес и размеры конструкции, но работает не хуже обыкновенного сетевого трансформатора, к которому мы привыкли. Схема собрана на мощном драйвере IR2153. Если микросхема в DIP корпусе, то диод нужно ставить обязательно. На счет диода — обратите внимание, он не обычный, а ультрабыстрый, поскольку рабочая частота генератора составляет десятки килогерц и обычные выпрямительные диоды тут не подойдут.

В моем случае вся схема была собрана на «рассыпухе», поскольку собирал только для проверки работоспособности. Мной схема практически не настраивалась и сразу заработала как швейцарские часы.

Трансформатор — желательно взять готовый, от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой, я взял трансформатор с косичкой от блока питания АТХ 350 ватт). На выходе трансформатора можно использовать выпрямитель из диодов ШОТТКИ (тоже можно найти в компьютерных блоках питания), или любые быстрые и ультрабыстрые диоды с током 10 Ампер и более, также можно ставить наши КД213А.

Схему подключайте в сеть через лампу накаливания 220 Вольт 100 ватт, в моем случае все тесты делал инвертором 12-220 с защитой от КЗ и перегруза и только после точной настройки решился подключить в сеть 220 Вольт.

Как должна работать собранная схема?

• Ключи холодные, без выходной нагрузки (у меня даже с выходной нагрузкой 50 ватт ключи оставались ледяными) .
• Микросхема не должна перегреваться в ходе работы.
• На каждом конденсаторе должно быть напряжение порядка 150 Вольт, хотя номинал этого напряжение может откланяться на 10-15 Вольт.
• Схема должна работать бесшумно.
• Резистор питания микросхемы (47к) должен чуть перегреваться во время работы, возможен также ничтожный перегрев резистора снаббера (100 Ом).

Основные проблемы, которые возникают после сборки

Проблема 1. Собрали схему, при подключении контрольная лампочка, которая подключена на выход трансформатора мигает, а сама схема издает непонятные звуки.

Решение. Скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы, попробуйте снизить сопротивление резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40 и так (с шагом 2-3кОм ) до тех пор, пока схема не заработает нормально.

Проблема 2. Собрали схему, при подаче питания ничего не греется и не взрывается, но напряжение и ток на выходе трансформатора мизерные (почти ровны нулю)

Решение. Замените конденсатор 400Вольт 1мкФ на дроссель 2мГн.

Проблема 3. Один из электролитов сильно греется.

Решение. Скорее всего он нерабочий, замените на новый и заодно проверьте диодный выпрямитель, может именно из-за нерабочего выпрямителя на конденсатор поступает переменка.

Импульсный блок питания на ir2153 можно использовать для питания мощных, высококачественных усилителей, или же использовать в качестве зарядного устройства для мощных свинцовых аккумуляторов, можно и в качестве блока питания — все на ваше усмотрение.

Мощность блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно будет использовать трансформатор от АТХ на 450 ватт и заменить электролитические конденсаторы на 470мкФ — и все!

В целом, импульсный блок питания своими руками можно собрать всего за 10-12 $ и то если брать все компоненты из радиомагазина, но у каждого радиолюбителя найдется больше половины радиодеталей, использованных в схеме.

Всем привет! После сборки усилителя на ТДА7294, сделал еще и инвертор, чтобы можно было питать от 12 В, то есть автомобильный вариант. После того как все сделал в плане УНЧ, был поставлен вопрос: чем теперь его питать? Даже для тех же тестов, или чтобы просто послушать? Думал обойдется все АТХ БП, но при попытке «навалить», БП надежно уходит в защиту, а переделывать как-то не очень хочется. И тут осенила мысль сделать свой, без всяких «прибамбасов» БП (кроме защиты разумеется). Начал с поиска схем, присматривался к относительно не сложным для меня схем. В итоге остановился на этой:

Схема ИБП для УМЗЧ

Нагрузку держит отлично, но замена некоторых деталей на более мощные позволит выжать из неё 400 Вт и более. Микросхема IR2153 — самотактируемый драйвер, который разрабатывался специально для работы в балластах энергосберегающих ламп. Она имеет очень малое потребление тока и может питаться через ограничительный резистор.

Сборка устройства

Начнем с травления платы (травление, зачистка, сверление). Архив с ПП скачайте тут.

Сначала прикупил некоторые отсутствующие детали (транзисторы, ирка, и мощные резисторы).

Кстати, сетевой фильтр полностью снял с БП от проигрывателя дисков:

Далее внимательно распаиваем детали на плате согласно схеме и ПП.

Теперь самое интересное в ИИП — трансформатор, хотя ничего сложного тут нету, просто надо понять, как его правильно мотать, и всего то. Для начала нужно знать, чего и сколько наматывать, для этого есть множество программ, однако самая распространённая и пользующаяся популярностью у радиолюбителей это – ExcellentIT. В ней мы и будем рассчитывать наш трансформатор.

Как видим, получилось у нас 49 витков первичная обмотка, и две обмотки по 6 витков (вторичная). Будем мотать!

Изготовление трансформатора

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

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

Затем сверху мотаем вторичную обмотку, правда тут чуть сложней.

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

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

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

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

Примечания и советы

1. Если мощность всего около 200 Вт, то резистор, задающий порог защиты R10, должен быть 0,33 Ом 5 Вт. Если он будет в обрыве, или сгорит, сгорят все транзисторы, а также микросхема.
2. Сетевой конденсатор выбирается из расчета: 1-1,5 мкФ на 1 Вт мощности блока.
3. В данной схеме частота преобразования примерно 63 кГц, и в ходе эксплуатации, наверное, лучше для кольца марки 2000НМ, частоту уменьшить до 40-50 кГц, так как предельная частота, на которой кольцо работает без нагрева – 70-75 кГц. Не стоит гнаться за большой частотой, для данной схемы, и кольца марки 2000НМ, будет оптимально 40-50 кГц. Слишком большая частота приведет к коммутационным потерям на транзисторах и значительных потерях на трансформаторе, что вызовет его значительный нагрев.
4. Если у вас на холостом ходу при правильной сборке греется трансформатор и ключи, попробуйте снизить емкость конденсатора снаббера С10 с 1 нФ до 100-220 пкФ. Ключи нужно изолировать от радиатора. Вместо R1 можно использовать термистор с БП АТХ.

Вот конечные фото проекта блока питания:

​

Всем удачи! Специально для Радиосхем — с вами был Alex Sky.

Обсудить статью МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СЕТЕВОЙ ДВУХПОЛЯРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Как изготовить импульсный блок питания

Если нет желания устанавливать громоздкий трансформатор или создавать намотку, можно своими руками собрать блок питания импульсного типа, который требует трансформатора всего с несколькими витками.

При этом, потребуется небольшое количество деталей, а работу можно выполнить за 1 час. В данном случае, основой для блока питания используется микросхема IR2151.

Для работы понадобятся следующие материалы и детали:

1. PTC термистор любого типа.
2. Пара конденсаторов, которые выбираются с расчетом 1мкф. на 1 Вт. При создании конструкции подбираем конденсаторы так, чтобы они вытянули 220 Вт.
3. Диодная сборка типа «вертикалка».
4. Драйвера типа IR2152, IR2153, IR2153D.
5. Полевые транзисторы типа IRF740, IRF840. Можно выбрать и другие, если у них хороший показатель сопротивления.
6. Трансформатор можно взять из старых компьютерных системных блоков.
7. Диоды, устанавливаемые на выходе, рекомендуется брать из семейства HER.

Кроме этого, понадобятся следующие инструменты:

1. Паяльник и расходные материалы.
2. Отвертка и плоскогубцы.
3. Пинцет.

Также, не стоит забывать и о необходимости хорошего освещения на месте работы.

Пошаговая инструкция

Сборка проводится согласно составленной схеме цепи. Микросхема была подобрана согласно особенностям цепи.

Сборка проводится следующим образом:

1. На входе устанавливаем PTC термистор и диодные мосты.
2. Затем, устанавливается пара конденсаторов.
3. Драйвера необходимы для регулирования работы затворов полевых транзисторов. При наличии у драйверов индекс D в конце маркировки устанавливать диод FR107 не нужно.
4. Полевые транзисторы устанавливаются без закорачивания фланцев. При проведении крепления к радиатору, используют специальные изоляционные прокладки и шайбы.
5. Трансформаторы устанавливаются с закороченными выводами.
6. На выходе диоды.

Проверка

Для того, чтобы правильно собрать блок питания, нужно внимательно отнестись к установке полярных элементов, а также следует быть осторожным при работе с сетевым напряжением. После отключения блока от источника питания, в цепи не должно оставаться опасного напряжения. При правильной сборке, последующая наладка не проводится.

Проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:

1. Включаем в цепь, на выходе лампочка, к примеру,12 Вольт. При первом кратковременном пуске, лампочка должна гореть. Кроме этого, следует обратить внимание на то, что все элементы не должны нагреваться. Если что-то греется, значит, схема собрана неправильно.
2. При втором пуске замеряем значение тока при помощи тестера. Даем проработать блоку достаточное количество времени для того, чтобы убедиться в отсутствии нагревающихся элементов.

Кроме этого, нелишним будет проверка всех элементов при помощи тестера на наличие высокого тока после выключения питания.

Рекомендации по сборке:

1. Как ранее было отмечено, работа импульсного блока питания основана на обратной связи. Рассматриваемая схема не требует специальной организации обратной связи и различных фильтров по питанию.
2. Особое внимание следует уделить выбору полевых транзисторов. В данном случае, рекомендуются полевые транзисторы IR, которые славятся устойчивостью к тепловому разрешению. Согласно данным производителя, они могут стабильно работать до 150 градусов Цельсия. Однако, в этой схеме они не сильно нагреваются, что можно назвать весьма важной особенностью.
3. Если нагрев транзисторов происходит постоянно, следует устанавливать активное охлаждение. Как правило, оно представлено вентилятором.

Достоинства и недостатки

Импульсный преобразователь имеет следующие достоинства:

1. Высокий показатель коэффициента стабилизации позволяет обеспечить условия питания, которые не будут вредить чувствительной электронике.
2. Рассматриваемые конструкции обладают высоким показателем КПД. Современные варианты исполнения имеют этот показатель на уровне 98%. Это связано с тем, что потери снижены до минимума, о чем говорит малый нагрев блока.
3. Большой диапазон входного напряжения – одно из качеств, из-за которого распространилась подобная конструкция. При этом, КПД не зависит от входных показателей тока. Именно невосприимчивость к показателю напряжения тока позволяет продлить срок службы электроники, так как в отечественной сети электроснабжения прыжки показателя напряжения частое явление.
4. Частота входящего тока оказывает влияние на работу только входных элементов конструкции.
5. Малые габариты и вес, также обуславливают популярность из-за распространения портативного и переносного оборудования. Ведь при использовании линейного блока вес и габариты увеличиваются в несколько раз.
6. Организация дистанционного управления.
7. Меньшая стоимость.

Есть и недостатки:

1. Наличие импульсных помех.
2. Необходимость включения в цепь компенсаторов коэффициента мощности.
3. Сложность самостоятельного регулирования.
4. Меньшая надежность из-за усложнения цепи.
5. Тяжелые последствия при выходе одного или нескольких элементов цепи.

Устройство и особенности работы

При рассмотрении особенностей работы импульсного блока, можно отметить следующие:

1. Сначала происходит выпрямление входного напряжения.
2. Выпрямленное напряжение в зависимости от предназначения и особенностей всей конструкции, перенаправляется в виде прямоугольного импульса высокой частоты и подается на установленный трансформатор или фильтр, работающий с низкими частотами.
3. Трансформаторы имеют небольшие размеры и вес при использовании импульсного блока по причине того, что повышение частоты позволяет повысить эффективность их работы, а также уменьшить толщину сердечника. Кроме этого, при изготовлении сердечника может использоваться ферромагнитный материал. При низкой частоте, можно использовать только электротехническую сталь.
4. Стабилизация напряжения происходит при помощи отрицательной обратной связи. Благодаря использованию данного метода, напряжение, подаваемое к потребителю, остается неизменным, несмотря на колебание входящего напряжения, и создаваемой нагрузки.

Обратная связь может быть организована следующим образом:

1. При гальванической развязке, используется оптрон или выход обмотки трансформатора.
2. Если не нужно создавать развязку, используется резисторный делитель напряжения.

Подобными способами выдерживается выходное напряжение с нужными параметрами.

Стандартные блоки импульсного питания, который может использоваться, к примеру, для регулирования выходного напряжения при питании светодиодной лампы, состоит из следующих элементов:

1. Часть входная, высоковольтная. Она, как правило, представлена генератором импульсов. Ширина импульса – основной показатель, оказывающий влияние на выходной ток: чем шире показатель, тем больше напряжение, и наоборот. Импульсный трансформатор стоит на разделе входной и выходной части, проводит выделение импульса.
2. На выходной части стоит PTC термистор. Он изготавливается из полупроводника, имеет положительный показатель коэффициента температуры. Данная особенность означает, что при повышении температуры элемента выше определенного значения, значительно поднимается показатель сопротивления. Используется в качестве защитного механизма ключа.
3. Низковольтная часть. С низковольтной обмотки проводится снятие импульса, выпрямление происходит при помощи диода, а конденсатор выступает в качестве фильтрующего элемента. Диодная сборка может провести выпрямление тока до значения 10А. Следует учитывать, что конденсаторы могут быть рассчитаны на различную нагрузку. Конденсатор проводит снятие оставшихся пиков импульса.
4. Драйвера проводят гашение возникающего сопротивления в цепи питания. Драйвера во время работы проводят поочередное открытие затворов установленных транзисторов. Работа происходит с определенной частотой
5. Полевые транзисторы выбирают с учетом показателей сопротивления и максимального напряжения при открытом состоянии. При минимальном значении, сопротивления значительно повышается КПД и уменьшается нагрев во время работы.
6. Трансформатор типовой для понижения.

С учетом выбранной схемы, можно приступать к созданию блока питания рассматриваемого типа.

Если нет желания устанавливать громоздкий трансформатор или создавать намотку, можно своими руками собрать блок питания импульсного типа, который требует трансформатора всего с несколькими витками.

При этом, потребуется небольшое количество деталей, а работу можно выполнить за 1 час. В данном случае, основой для блока питания используется микросхема IR2151.

Для работы понадобятся следующие материалы и детали:

1. PTC термистор любого типа.
2. Пара конденсаторов, которые выбираются с расчетом 1мкф. на 1 Вт. При создании конструкции подбираем конденсаторы так, чтобы они вытянули 220 Вт.
3. Диодная сборка типа «вертикалка».
4. Драйвера типа IR2152, IR2153, IR2153D.
5. Полевые транзисторы типа IRF740, IRF840. Можно выбрать и другие, если у них хороший показатель сопротивления.
6. Трансформатор можно взять из старых компьютерных системных блоков.
7. Диоды, устанавливаемые на выходе, рекомендуется брать из семейства HER.

Кроме этого, понадобятся следующие инструменты:

1. Паяльник и расходные материалы.
2. Отвертка и плоскогубцы.
3. Пинцет.

Также, не стоит забывать и о необходимости хорошего освещения на месте работы.

Пошаговая инструкция

Сборка проводится согласно составленной схеме цепи. Микросхема была подобрана согласно особенностям цепи.

Сборка проводится следующим образом:

1. На входе устанавливаем PTC термистор и диодные мосты.
2. Затем, устанавливается пара конденсаторов.
3. Драйвера необходимы для регулирования работы затворов полевых транзисторов. При наличии у драйверов индекс D в конце маркировки устанавливать диод FR107 не нужно.
4. Полевые транзисторы устанавливаются без закорачивания фланцев. При проведении крепления к радиатору, используют специальные изоляционные прокладки и шайбы.
5. Трансформаторы устанавливаются с закороченными выводами.
6. На выходе диоды.

Проверка

Для того, чтобы правильно собрать блок питания, нужно внимательно отнестись к установке полярных элементов, а также следует быть осторожным при работе с сетевым напряжением. После отключения блока от источника питания, в цепи не должно оставаться опасного напряжения. При правильной сборке, последующая наладка не проводится.

Проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:

1. Включаем в цепь, на выходе лампочка, к примеру,12 Вольт. При первом кратковременном пуске, лампочка должна гореть. Кроме этого, следует обратить внимание на то, что все элементы не должны нагреваться. Если что-то греется, значит, схема собрана неправильно.
2. При втором пуске замеряем значение тока при помощи тестера. Даем проработать блоку достаточное количество времени для того, чтобы убедиться в отсутствии нагревающихся элементов.

Кроме этого, нелишним будет проверка всех элементов при помощи тестера на наличие высокого тока после выключения питания.

Рекомендации по сборке:

1. Как ранее было отмечено, работа импульсного блока питания основана на обратной связи. Рассматриваемая схема не требует специальной организации обратной связи и различных фильтров по питанию.
2. Особое внимание следует уделить выбору полевых транзисторов. В данном случае, рекомендуются полевые транзисторы IR, которые славятся устойчивостью к тепловому разрешению. Согласно данным производителя, они могут стабильно работать до 150 градусов Цельсия. Однако, в этой схеме они не сильно нагреваются, что можно назвать весьма важной особенностью.
3. Если нагрев транзисторов происходит постоянно, следует устанавливать активное охлаждение. Как правило, оно представлено вентилятором.

Достоинства и недостатки

Импульсный преобразователь имеет следующие достоинства:

1. Высокий показатель коэффициента стабилизации позволяет обеспечить условия питания, которые не будут вредить чувствительной электронике.
2. Рассматриваемые конструкции обладают высоким показателем КПД. Современные варианты исполнения имеют этот показатель на уровне 98%. Это связано с тем, что потери снижены до минимума, о чем говорит малый нагрев блока.
3. Большой диапазон входного напряжения – одно из качеств, из-за которого распространилась подобная конструкция. При этом, КПД не зависит от входных показателей тока. Именно невосприимчивость к показателю напряжения тока позволяет продлить срок службы электроники, так как в отечественной сети электроснабжения прыжки показателя напряжения частое явление.
4. Частота входящего тока оказывает влияние на работу только входных элементов конструкции.
5. Малые габариты и вес, также обуславливают популярность из-за распространения портативного и переносного оборудования. Ведь при использовании линейного блока вес и габариты увеличиваются в несколько раз.
6. Организация дистанционного управления.
7. Меньшая стоимость.

Есть и недостатки:

1. Наличие импульсных помех.
2. Необходимость включения в цепь компенсаторов коэффициента мощности.
3. Сложность самостоятельного регулирования.
4. Меньшая надежность из-за усложнения цепи.
5. Тяжелые последствия при выходе одного или нескольких элементов цепи.

Устройство и особенности работы

При рассмотрении особенностей работы импульсного блока, можно отметить следующие:

1. Сначала происходит выпрямление входного напряжения.
2. Выпрямленное напряжение в зависимости от предназначения и особенностей всей конструкции, перенаправляется в виде прямоугольного импульса высокой частоты и подается на установленный трансформатор или фильтр, работающий с низкими частотами.
3. Трансформаторы имеют небольшие размеры и вес при использовании импульсного блока по причине того, что повышение частоты позволяет повысить эффективность их работы, а также уменьшить толщину сердечника. Кроме этого, при изготовлении сердечника может использоваться ферромагнитный материал. При низкой частоте, можно использовать только электротехническую сталь.
4. Стабилизация напряжения происходит при помощи отрицательной обратной связи. Благодаря использованию данного метода, напряжение, подаваемое к потребителю, остается неизменным, несмотря на колебание входящего напряжения, и создаваемой нагрузки.

Обратная связь может быть организована следующим образом:

1. При гальванической развязке, используется оптрон или выход обмотки трансформатора.
2. Если не нужно создавать развязку, используется резисторный делитель напряжения.

Подобными способами выдерживается выходное напряжение с нужными параметрами.

Стандартные блоки импульсного питания, который может использоваться, к примеру, для регулирования выходного напряжения при питании светодиодной лампы, состоит из следующих элементов:

1. Часть входная, высоковольтная. Она, как правило, представлена генератором импульсов. Ширина импульса – основной показатель, оказывающий влияние на выходной ток: чем шире показатель, тем больше напряжение, и наоборот. Импульсный трансформатор стоит на разделе входной и выходной части, проводит выделение импульса.
2. На выходной части стоит PTC термистор. Он изготавливается из полупроводника, имеет положительный показатель коэффициента температуры. Данная особенность означает, что при повышении температуры элемента выше определенного значения, значительно поднимается показатель сопротивления. Используется в качестве защитного механизма ключа.
3. Низковольтная часть. С низковольтной обмотки проводится снятие импульса, выпрямление происходит при помощи диода, а конденсатор выступает в качестве фильтрующего элемента. Диодная сборка может провести выпрямление тока до значения 10А. Следует учитывать, что конденсаторы могут быть рассчитаны на различную нагрузку. Конденсатор проводит снятие оставшихся пиков импульса.
4. Драйвера проводят гашение возникающего сопротивления в цепи питания. Драйвера во время работы проводят поочередное открытие затворов установленных транзисторов. Работа происходит с определенной частотой
5. Полевые транзисторы выбирают с учетом показателей сопротивления и максимального напряжения при открытом состоянии. При минимальном значении, сопротивления значительно повышается КПД и уменьшается нагрев во время работы.
6. Трансформатор типовой для понижения.

С учетом выбранной схемы, можно приступать к созданию блока питания рассматриваемого типа.

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Рисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

• Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
• Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
• На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
• Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

• частотно-импульсным;
• фазо-импульсным;
• широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.

Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов

Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется U_П пилообразной формы, поступающее на вход компаратора К_ШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал U_УС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности U_П (опорное напряжение) и U_РС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал U_УС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (U_OUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала U_РС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.

Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

• Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
• Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
• Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
• Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
• Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

• различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БП
• внешние блоки питания;
• электронный балласт для осветительных приборов;
• БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.

Импульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.

Принципиальная схема импульсного БП

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
• Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 — 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
• Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
• Транзистор VT1 – KT872A.
• Стабилизатор напряжения D1 — микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
• Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
• Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

500 Ватт импульсный блок питания для аудиоусилителей. Блок питания для аудио усилителя

Вообще стоит наверное начать с небольшого лирического вступления. Много лет назад я довольно сильно увлекался аудиотехникой, прошел как через полностью самодельные варианты, так и «гибриды», где использовались УМ мощностью до 100 Ватт из магазина Юный техник, и полуразобранная Радиотехника УКУ 010, 101 и Одиссей 010, потом был Феникс 200У 010С.
Даже пробовал собрать УМЗЧ Сухова, но что-то тогда не пошло, уже и не вспомню что именно.

Акустика также разная была, как самодельная, так и готовая, например Романтика 50ас-105, Кливер 150ас-009.

Но больше всего запомнились Амфитон 25АС 027, правда они у меня были несколько доработаны. Попутно к небольшим изменениям схемы и конструкции я заменил родные динамики 50 ГДН на 75 ГДН.
Это и предыдущие фото не мои, так как моя аппаратура давно продана, а я потом перешел на Sven IHOO 5.1, а затем вообще стал слушать только мелкие компьютерные колоночки. Да, вот такой регресс.

Но вот что-то начали бродить в голове мысли, сделать что нибудь, например усилитель мощности, возможно просто так, возможно вообще все делать по другому. Но в итоге решил я заказать блок питания. Конечно я могу его сделать сам, мало того, в одном из обзоров я не только это делал, а и выложил подробную инструкцию, но к этому я еще вернусь, а пока перейду к обзору.

Начну со списка заявленных технических характеристик:
Напряжение питания — 200-240 Вольт
Выходная мощность — 500 Ватт
Выходные напряжения:
Основное — +/-35 Вольт
Вспомогательное 1 — +/- 15 Вольт 1 Ампер
Вспомогательное 2 — 12 Вольт 0.5 Ампера , гальванически отвязано от остальных.
Размеры — 133 x 100 x 42 мм

Каналы +/- 15 и 12 Вольт имеют стабилизацию, основное напряжение +/-35 Вольт не стабилизировано. Здесь я наверное выскажу свое мнение.
Меня часто спрашивают, какой блок питания купить для одного либо другого усилителя. На что я обычно отвечаю — проще собрать самому на базе известных драйверов IR2153 и их аналогов. Первый же вопрос, который следует после этого — так у них же нет стабилизации напряжения.
Да, лично на мой взгляд — стабилизация напряжения питания УМЗЧ не только не нужна, а иногда и вредна. Дело в том, что стабилизированный БП обычно больше шумит на ВЧ и кроме того, могут быть проблемы с цепями стабилизации, потому как усилитель мощности потребляет энергию не равномерно, а всплесками. Мы же слушаем музыку, а не одну частоту.
БП без стабилизации обычно имеет немного выше КПД, так как трансформатор всегда работает в оптимальном режиме, не имеет обратной связи и потому больше похож на обычный трансформатор, но с меньшим активным сопротивлением обмоток.

Вот собственно перед нами и пример БП для усилителей мощности.

Упаковка мягкая, но замотали так, что вряд ли получится его повредить в процессе доставки, хотя противостояние почты и продавцов наверное будет вечным.

Внешне выглядит красиво, особо и не придерешься.

Размер относительно компактный, особенно если сравнивать с обычным трансформатором соответствующей мощности.

Более понятные размеры есть на странице товара в магазине.

1. На входе блока питания установлен разъем, что оказалось довольно удобным.
2. Присутствует предохранитель и полноценный входной фильтр. Вот только про термистор, защищающий от бросков тока как сеть, так и диодный мост с конденсаторами, забыли, это плохо. Также в районе входного фильтра расположены контактные площадки, которые надо замкнуть для перевода БП на напряжение 110-115 Вольт. Перед первым включением лучше проверить, не замкнуты ли площадки если у вас в сети 220-230.
3. Диодный мост KBU810, все бы ничего, но он без радиатора, а при 500 Ватт он уже желателен.
4. Входные фильтрующие конденсаторы имеют заявленную емкость 470 мкФ, реальная около 460 мкФ. Так как они включены последовательно, то общая емкость входного фильтра составляет 230мкФ, маловато для выходной мощности в 500 Ватт. Кстати плата предполагает установку и одного конденсатора. Но в любом случае поднимать емкость без установки термистора я бы не советовал. Причем справа от предохранителя есть даже место для термистора, надо только впаять его и перерезать под ним дорожку.

В инверторе применены транзисторы IRF740, хоть и далеко не новые транзисторы, но раньше я их также широко применял в подобных применениях. Как альтернатива, IRF830.
Транзисторы установлены на отдельных радиаторах, сделано это отчасти не просто так. Радиаторы соединены с корпусом транзистора, причем не только в месте крепления самого транзистора, а и монтажные выводы радиатора соединены на самой плате. На мой взгляд плохое решение, так как будет лишнее излучение в эфир на частоте преобразования, по крайней мере нижний транзистор инвертора (на фото он дальний) я бы отвязал от радиатора, а радиатор от схемы.

Управляет транзисторами неизвестный модуль, но судя по наличию резистора питания, да и просто моему опыту, думаю что не сильно ошибусь, если скажу что внутри стоит банальная IR2153. правда зачем делать такой модуль, для меня осталось загадкой.

Инвертор собран по полумостовой схеме, но в качестве средней точки используется не точка соединения фильтрующих электролитических конденсаторов, а два пленочных конденсатора емкостью 1мкФ (на фото два параллельно трансформатору), а первичная обмотка подключена через третий конденсатор, также емкостью 1мкФ (на фото перпендикулярно трансформатору).
Решение известное и по своему удобное, так как позволяет весьма просто не только увеличить емкость входного фильтрующего конденсатора, а и применить один на 400 Вольт, что может быть полезным при апгрейде.

Габарит трансформатора весьма скромный для заявленной мощности в 500 Ватт. Я конечно протестирую еще его под нагрузкой, но уже могу сказать, что на мой взгляд его реальная длительная мощность на более 300-350 Ватт.

На странице магазина, в перечне ключевых особенностей, было указано —

3. Transformers 0.1 mm * 100 multi-strand oxygen-free enameled wire, heat is very low, efficiency is more than 90%.

Не забыли и про конденсатор, соединяющий «горячую» и «холодную» сторону БП, причем поставили его правильного (Y1) типа.

В выходном выпрямителе основных каналов применены диодные сборки MUR1620CTR и MUR1620CT (16 Ампер 200 Вольт), причем производитель не стал колхозить «гибридные» варианты, а поставил как положено, две комплементарные сборки, одна с общим катодом, а другая с общим анодом. Обе сборки установлены на отдельных радиаторах и также как в случае с транзисторами, они не изолированы от компонентов. Но в данном случае проблема может быть только в плане электробезопасности, хотя если корпус закрыт, то ничего страшного в этом нет.
В выходном фильтре задействовано по паре конденсаторов 1000мкФ х 50 Вольт, что на мой взгляд маловато.

Кроме того, для уменьшения пульсаций между конденсаторами установлен дроссель, а конденсаторы, стоящие после него, дополнительно зашунтированы керамическим 100 нФ.
Вообще на странице товара было написано —

1. All high-frequency low-impedance electrolytic capacitors specifications, low ripple.

Параллельно конденсаторам нет разрядных резисторов, хотя место на плате для них имеется, потому вас могут ждать «сюрпризы», так как заряд держится довольно долго.

Дополнительные каналы питания подключены к своим обмоткам трансформатора, причем канал 12 Вольт гальванически отвязан от остальных.
Каждый канал имеет независимую стабилизацию напряжения, дроссели для уменьшения помех и керамические конденсаторы по выходу. Но вы наверное заметили, что диодов в выпрямителе пять. Канал 12 Вольт питается от однополупериодного выпрямителя.

По выходу, как и по входу, стоят клеммники, причем весьма неплохого качества и конструкции.

На странице товара есть фото сверху, где видно все и сразу. Уже потом заметил, что в магазине на всех фото есть монтажные стойки, в моем комплекте их не было 🙁

Печатная плата двухсторонняя, качество весьма высокое, использован стеклотекстолит, а не привычный гетинакс. В одном из узких место сделана защитная прорезь.
Снизу также обнаружилась пара резисторов, предположу, что это примитивная схема защиты от перегрузки, которую иногда добавляют к драйверам на IR2153. Но честно говоря, я бы на нее не рассчитывал.

Также снизу печатной платы присутствует маркировка выходов и варианты выходных напряжений, под которые изготавливаются данные платы. Немного заинтриговали две вещи — два одинаковых варианта +/- 70 Вольт и заказной вариант.

Перед тем, как перейти к тестам, немного расскажу о своем варианте подобного БП.
Примерно три с половиной года назад я выкладывал обзор регулируемого БП, где использовался блок питания собранный примерно по такой же схеме.

В собранном виде он также выглядел довольно похоже, извините за плохое качество фото.

Если убрать из моего варианта все «лишнее», например узел регулировки оборотов вентилятора в зависимости от температуры, а также умощненный драйвер транзисторов и схему дополнительного питания от выхода инвертора, то мы получим схему обозреваемого БП.
По сути это тот же БП, только выходных напряжений больше. Вообще схемотехника данного БП совсем простая, проще только банальный автогенератор.

Кроме того обозреваемый БП снабжен примитивной схемой ограничения выходной мощности, подозреваю что реализована она так, как показано на выделенном участке схемы.

Но посмотрим на что способна данная схема и ее реализация в обозреваемом блоке питания.
Здесь надо отметить, что так как стабилизация основного напряжения отсутствует, то оно напрямую зависит от напряжения в сети.
При входном напряжении 223 Вольта выходное составляет 35.2 в режиме холостого хода. Потребление при этом 3.3 Ватта.

При этом присутствует заметный нагрев резистора питания драйвера транзисторов. Его номинал 150 кОм, что при 300 Вольт дает рассеиваемую мощность порядка 0.6 Ватта. Данный резистор греется независимо от нагрузки блока питания.
Также заметен небольшой нагрев трансформатора, фото сделано примерно через 15 минут после включения.

Для нагрузочного теста была собрана конструкция, состоящая из двух электронных нагрузок, осциллографа и мультиметра.
Мультиметр измерял один канал питания, второй канал контролировался вольтметром электронной нагрузки, которая была подключена короткими проводами.

Не буду утомлять читателя большим перечислением тестов, потому сразу перейду к осциллограммам.
1, 2. Разные точки выхода БП до диодных сборок, и с разным временем развертки. Частота работы инвертора составляет 70 кГц.
3, 4. Пульсации перед дросселем канала 12 Вольт и после него. После КРЕНки вообще все гладко, но есть проблема, напряжение в этой точке всего около 14.5 Вольта без нагрузки основных каналов и 13.6-13.8 с нагрузкой, что мало для стабилизатора 12 Вольт.

Нагрузочные тесты проходили так:
Сначала нагружал один канал на 50%, затем второй на 50%, потом нагрузку первого поднимал до 100%, а затем и второй. В итоге получалось четыре режима нагрузки — 25-50-75-100%.
Сначала что на выходе по ВЧ, на мой взгляд очень даже неплохо, пульсации минимальны, а при установке дополнительного дросселя их вообще можно свести почти до нуля.

А вот на частоте 100 Гц все довольно грустно, маловата емкость по входу, маловата.
Полный размах пульсаций при 500 Ватт выходной мощности составляет около 4 Вольт.

Нагрузочные тесты. Так как напряжение под нагрузкой проседало, то я по мере этого поднимал тока нагрузки чтобы выходная мощность примерно соответствовала ряду 125-250-375-500 Ватт.
1. Первый канал — 0 Ватт, 42.4 Вольта, второй канал — 126 Ватт, 33.75 Вольта
2. Первый канал — 125.6 Ватта, 32.21 Вольта, второй канал — 130 Ватт, 32.32 Вольта.
3. Первый канал — 247.8 Ватта, 29.86 Вольта, второй канал — 127 Ватт, 30.64 Вольта.
4. Первый канал — 236 Ватт, 29.44 Вольта, второй канал — 240 Ватт, 29.58 Вольта.

Вы наверное заметили, что в первом тесте напряжение не нагруженного канала больше 40 Вольт. Это обусловлено выбросами напряжения, а так как нагрузки нет совсем, то напряжение плавно поднималось, даже небольшая нагрузка возвращала напряжение в норму.

Одновременно измерялось потребление, но так как есть относительно большая погрешность при измерении выходной мощности, то расчетные значения КПД я также буду приводить ориентировочно.
1. 25% нагрузки, КПД 89.3%
2. 50% нагрузки, КПД 91.6%
3. 75% нагрузки, КПД 90%
4. 476 Ватт, около 95% нагрузки, КПД 88%
5, 6. Просто ради любопытства измерил коэффициент мощности при 50 и 100% мощности.

В общем-то результаты примерно похожи на заявленные 90%

Тесты показали довольно неплохую работу блока питания и все было бы замечательно, если бы не привычная «ложка дегтя» в виде нагрева. Еще в самом начале я оценил примерно мощность БП в 300-350 Ватт.
В процессе привычного теста с постепенным прогревом и интервалами по 20 минут я выяснил, что при мощности 250 Ватт Бп ведет себя просто отлично, нагрев компонентов примерно такой:
Диодный мост — 71
Транзисторы — 66
Трансформатор (магнитопровод) — 72
Выходные диоды — 75

Но когда я поднял мощность до 75% (375 Ватт), то через 10 минут картина была совсем другая
Диодный мост — 87
Транзисторы — 100
Трансформатор (магнитопровод) — 78
Выходные диоды — 102 (более нагруженный канал)

Попытавшись разобраться с проблемой, я выяснил, что идет сильный перегрев обмоток трансформатора, в следствие этого прогревается магнитопровод, снижается его индукция насыщения и он начинает входить в насыщение в итоге резко увеличивается нагрев транзисторов (позже я регистрировал температуру до 108 градусов), затем я остановил тест. При этом тесты » на холодную» с мощностью в 500 Ватт проходили нормально.

Ниже пара термофото, первое при мощности нагрузки 25%, второе при 75%, соответственно через пол часа (20+10 минут). Температура обмоток достигла 146 градусов и был заметный запах перегретого лака.

В общем теперь подведу некоторые итоги, отчасти неутешительные.
Общее качество изготовления очень хорошее, но есть некоторые конструктивные нюансы, например установка транзисторов без изоляции от радиаторов. Радует большое количество выходных напряжений, например 35 Вольт для питания усилителя мощности, 15 для предварительного усилителя и независимые 12 Вольт для всяких сервисных устройств.

Есть схемные недоработки, например отсутствие термистора по входу и малая емкость входных конденсаторов.
В характеристиках было заявлено что дополнительные каналы 15 Вольт могут выдать ток до 1 Ампера, реально я бы не ждал больше 0.5 Ампера без дополнительного охлаждения стабилизаторов. Канал 12 Вольт скорее всего вообще не выдаст более 200-300мА.

Но все эти проблемы либо не критичны, либо легко решаются. Самая сложная проблема — нагрев. БП может длительно отдавать до 250-300 Ватт, 500 Ватт только относительно кратковременно, либо придется добавлять активное охлаждение.

Попутно у меня возник небольшой вопрос к уважаемой общественности. Есть мысли сделать свой усилитель, соответственно с обзорами. Но какой был бы интереснее, усилитель мощности, предварительный, если УМ, то на какую мощность и т.п. Лично мне он не особо нужен, но вот поковыряться настроение есть. Обозреваемый БП к этому имеет слабое отношение 🙂

Этот БП на алиэкспресс — ссылка, и еще одна.

На этом у меня все, надеюсь что информация была полезна и как обычно жду вопросов в комментариях.

Импульсный лабораторный блок питания на TL494

Импульсный блок питания или линейный. История вопроса

Наверно ни для кого не секрет, что большинство специалистов, радиолюбителей и просто технически грамотных покупателей источников питания с опаской относятся к импульсным блокам питания, отдавая предпочтение линейным.

Причина проста и понятна. Репутация импульсных блоков питания серьезно подорвана еще в 80-х годах, во времена массовых отказов отечественных цветных телевизоров, низкокачественной импортной видеотехники, оснащенных первыми импульсными блоками питания.

Что мы имеем на сегодняшний день? Практически во всех современных телевизорах, видеоаппаратуре, бытовой технике, компьютерах используются импульсные блоки питания. Все меньше и меньше сфер применения линейных (аналоговых, параметрических) источников. Линейный источник электропитания сегодня в бытовой аппаратуре практически не найдёшь. А стереотип остался. И это не консерватизм, несмотря на бурный прогресс электроники, преодоление стереотипов происходит очень медленно.

Давайте попробуем объективно посмотреть на сегодняшнее положение и попробуем изменить мнение специалистов. Рассмотрим «стереотипные» и присущие импульсным блокам питания недостатки: сложность, ненадёжность, помехи.

Импульсный блок питания. Стереотип «сложность»

Да, импульсные блоки питания сложные, точнее сказать сложнее аналоговых, но намного проще компьютера или телевизора. Вам не нужно разбираться в их схемотехнике, так же как и в схемотехнике цветного телевизора. Оставьте это профессионалам. Для профессионалов там нет ничего сложного.

Импульсный блок питания. Стереотип «ненадёжность»

Элементная база импульсного блока питания не стоит на месте. Современная комплектация, применяемая в импульсных блоках питания, позволяет сегодня с уверенностью сказать: ненадёжность – это миф. В основном надежность импульсного блока питания, как и любого другого оборудования, зависит от качества применяемой элементной базы. Чем дороже импульсный блок питания, тем дороже элементная база в нем. Высокая интеграция позволяет реализовать большое количество встроенных защит, которые порой недоступны в линейных источниках.

Импульсный блок питания. Стереотип «помехи»

В схемотехнике импульсных блоков питания заложено формирование мощных импульсов и затухающих колебаний в обмотках трансформатора. Эти коммутационные процессы предопределяют широкий спектр паразитного излучения. Поэтому корпус и соединительные провода источника могут стать антенной для излучения радиопомех. Но если конструкция импульсного блока питания тщательно проработана, о помехах можно забыть. Кроме этого, благодаря современным технологиям импульсные блоки питания позволяют существенно сгладить пульсации сетевого напряжения.

Высокое напряжение и не только

А какие достоинства импульсного блока питания?

Импульсный блок питания. Высокий КПД

Высокий КПД (до 98%) импульсного блока питания связан с особенностью схемотехники. Основные потери в аналоговом источнике это сетевой трансформатор и аналоговый стабилизатор (регулятор). В импульсном блоке питания нет ни того ни другого. Вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора — ключевой элемент. Поскольку основную часть времени ключевые элементы либо включены, либо выключены, потери энергии в импульсном блоке питания минимальны. КПД аналогового источника может быть порядка 50 %, то есть половина его энергии (и ваших денег) уходит на нагрев окружающего воздуха, проще говоря, улетают на ветер.

Импульсный блок питания. Небольшой вес

Импульсный блок питания имеет меньший вес за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса импульсного блока питания в разы меньше аналогового.

Импульсный блок питания. Меньшая стоимость

Спрос рождает предложение. Благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности сегодня мы имеем низкие цены силовой базы импульсных блоков питания. Чем больше выходная мощность, тем дешевле стоит источник по сравнению со стоимостью аналогичного линейного источника. Кроме того, главные компоненты аналогового источника (медь, железо трансформатора, радиаторы из алюминия) постоянно дорожают.

Импульсный блок питания. Надёжность

Вы не ослышались, надежность. На сегодняшний момент импульсные блоки питания надёжнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например, от короткого замыкания, перегрузки, скачков напряжения, переполюсовки выходных цепей. Высокий КПД обуславливает меньшие теплопотери, что в свою очередь обуславливает меньший перегрев элементной базы импульсного блока питания, что так же является показателем надёжности.

Импульсный блок питания. Требования к сетевому напряжению

Что творится в отечественных электросетях, вы наверно знаете не понаслышке. 220 Вольт в розетке скорее редкость, чем норма. А импульсные блоки питания допускают широчайший диапазон питающего напряжения, недостижимого для линейного. Типовой нижний порог сетевого напряжения для импульсного блока питания — 90…110 В, любой аналоговый источник при таком напряжении в лучшем случае «сорвется в пульсации» или просто отключится.

Итак, импульсный или линейный? Выбор в любом случае за вами, мы лишь хотели помочь вам объективно взглянуть на импульсные блоки питания и сделать правильный выбор. Только не забывайте, что качественный источник – это источник сделанный профессионально, на базе качественных комплектующих. А качество это всегда цена. Бесплатный сыр только в мышеловке. Впрочем последняя фраза в равной мере относится к любому источнику, и к импульсному и к аналоговому.

Принципиальная схема ЛБП 0-30В

Более подробно про номиналы радиоэлементов к данной схеме смотрите на форуме.

Рисунок печатной платы БП

Технические характеристики блока питания

• Входное напряжение: ……………. переменное 25 В
• Входной ток: ……………. 3 A (Макс.)
• Выходное напряжение: …………. 0 до 30 В регулируемое
• Выходной ток: …………. 2 мА — 3 A регулируемый
• Пульсации выходного напряжения: …. не более 0.01 %

Начнем с сетевого трансформатора со вторичной обмоткой мощностью 24 В/3 A, который подключен через входные контакты 1 и 2. Переменное напряжение вторичной обмотки трансформаторов выпрямляется мостом, образованным четырьмя диодами D1-D4. Напряжение постоянного тока, на выходе моста сглаживается фильтром из конденсатор C1 и резистора R1.

Далее схема работает следующим образом: диод D8 — стабилитрон 5,6 В, здесь работает с нулевым током. Напряжение на выходе U1 постепенно увеличивается до его включения. Когда это происходит, схема стабилизируется и опорное напряжение (5,6 В) проходит через резистор R5. Ток, который течет через инвертирующий вход ОУ является незначительным, поэтому один и тот же ток проходит через R5 и R6, и, как два резисторы имеют то же самое значение напряжения между двумя из них в серии будет ровно в два раза больше напряжения по каждой из них. Таким образом, напряжение на выходе ОУ (выв. 6 U1) 11,2 В, в два раза больше опорного напряжения стабилитрона. ОУ U2 имеет постоянный коэффициент усиления примерно 3 по формуле A=(R11+R12)/R11, и поднимает контрольное напряжение 11.2 В до 33 В. Переменник RV1 и резистор R10 используются для регулировки выходного напряжения таким образом, что оно может быть снижено до 0 вольт.

Другой важной особенностью схемы является возможность задать максимальный выходной ток, который можно преобразовать от источника постоянного напряжения на постоянном токе. Чтобы сделать это возможным схема отслеживает падение напряжения на резисторе R25, который соединен последовательно с нагрузкой. Ответственным за эту функцию есть элемент U3. Инвертирующий вход U3 получает стабильное напряжение.

Конденсатор C4 увеличивают устойчивость схемы. Транзистор Q3 используется для обеспечения визуальной индикации ограничителя тока.

Теперь давайте рассмотрим основы построения электронной схемы на печатной плате. Она изготавливается из тонкого изоляционного материала, покрытого тонким слоем проводящей меди таким образом, чтобы сформировать необходимые проводники между различными компонентами схемы. Использование правильно спроектированной печатной платы — это очень важно, так как это ускоряет монтаж и значительно снижает вероятность допущения ошибок. Для защиты от окисления медь желательно лудить и покрыть специальным лаком.

В этом приборе лучше использовать цифровой измеритель, в целях повышения чувствительности и точности контроля напряжения выхода, так как стрелочные индикаторы не могут чётко зафиксировать небольшое (на десятки милливольт) изменение напряжения.

Регулируемый блок питания. Часть 2. Разработка печатной платы.

Здравствуйте уважаемые читатели сайта . В первой части статьи мы вместе разобрались с работой блока питания, а также определились, какие нужны детали для его изготовления. В этой части разработаем и нарисуем печатную плату на бумаге.

Печатку будем делать дедовским способом. По-современному я попробовал и мне не понравилось. Уж больно много надо дополнительных приспособлений и навыков, плюс, изучение программы, в которой рисуется печатная плата, специальная бумага, на которую надо наносить рисунок специальным образом и тонером, а затем все это гладить утюгом, и только потом вытравливать.

А если промахнулся с тонером, бумагой, или не догладил, то приходится дорисовывать дорожки фломастером вручную. Одним словом геморрой и трата времени. Но это мое личное мнение. Во всяком случае Вам надо попробовать и понять дедовский метод, так как все с него начинали. А как поймете сам процесс, тогда вперед на освоение современных технологий.

Берем обычный тетрадный лист в клеточку, и в верхней части рисуем схему. Если схема большая, то можно этого не делать, главное, чтобы она была перед глазами.

Все электрические и принципиальные схемы рисуются и читаются слева направо, поэтому рисовать дорожки и компоновать детали на плате будем также слева направо.

Теперь запоминайте

: обратная сторона бумаги является стороной платы, на которой будут установлены радиодетали. А сторона бумаги, на которой рисуются дорожки – это будет сторона печатной платы со стороны дорожек.

Поехали. Выбираем середину листа бумаги. Берем конденсатор С1

и ножками слегка вдавливаем в лист, чтобы от них остались следы на бумаге. Карандашом рисуем габарит конденсатора и его условное обозначение, а ручкой отмечаем выводы.

Еще момент. Если у Вас конденсатор горизонтального исполнения, или слишком большой, то его нет смысла крепить на плате, так как она будет слишком большой. Достаточно сделать два отверстия под выводы, и уже при монтаже, проводами соединим конденсатор с платой.

Здесь же рядом с конденсатором, располагаем диодный мост, состоящий из диодов VD1

–
VD4
. Выложите на бумагу все четыре диода и определитесь, как и где они будут находиться на плате. Мне показалось, что удобным будет разместить их под конденсатором.

Берем два диода и загибаем их выводы, как показано на средней части рисунка. Можно диодами надавливать на бумагу, как это делали конденсатором, а можно просто положить диоды рядом друг с другом и выводы отметить ручкой, при этом оставляйте расстояние между корпусами диодов. Достаточно будет 1мм.

Расстояние между выводами под резисторы, диоды и постоянные конденсаторы делайте на 1мм шире, чем есть на самом деле. Пусть будет шире, чем уже.

Между парой точек рисуем обозначение диода, как на правой части рисунка.

Теперь в кучу «собираем» диодный мост

и
конденсатор
. Верхние два диода соединяем
анодами
, а нижние два диода
катодами
— это будет выходная часть моста (рис
№1
). Далее,
катод
первого диода соединяем с
анодом
четвертого диода, а
катод
второго диода соединяем с
анодом
третьего — это будет входная часть моста (рис
№2
).

Отмечаем два отверстия для подачи переменного напряжения и обязательно указываем, что это будет «вход

» (рис
№3
). Ну и определяемся с плюсовым выводом конденсатора
C1
. Выводы диодного моста «плюс» и «минус» соединяем с аналогичными выводами конденсатора (рис
№4
).

Следующим по схеме идут резистор R1

и диод
VD5
. Кладем их на лист бумаги (рис
№1
), размечаем, как они будут располагаться на плате, отмечаем выводы и рисуем условные обозначения резистора и диода, как показано на рисунке
№2
. Внутри резистора указываем его номинал. В нашем случае это
10кОм
.

Теперь согласно схеме эти элементы соединяем между собой дорожками. На рисунке №3

эти дорожки указаны стрелками.

У нас получается, что по схеме «минус» от конденсатора С1

приходит на верхний вывод резистора
R1
, значит, соответствующий вывод конденсатора соединяем дорожкой с соответствующим выводом резистора.

Нижний вывод резистора R1

и катод диода
VD5
соединены между собой, значит, соединяем эти выводы дорожкой (средняя стрелка). Ну и анод диода
VD5
соединяем с плюсом диодного моста. Надеюсь, принцип понятен? Идем дальше.

Следующими в схеме идут транзистор VT1

, стабилитрон
VD6
и резистор
R2
. Кладем новые и предыдущие детали (резистор R1 и диод VD5) на бумагу, располагаем их, размечаем положение, и отмечаем отверстия под выводы. У резистора указываем номинал
360 Ом
, а у транзистора отмечаем выводы
базы
,
коллектора
и
эмиттера
.

Теперь эти элементы соединяем согласно схеме. Базу транзистора соединяем с резистором R1

и катодом диода
VD5
(рис
№1
). Анод стабилитрона
VD6
соединяем с нижним выводом резистора
R2
(рис
№2
), и с коллектором транзистора
VT1
(рис
№3
). Верхний по схеме вывод резистора
R2
соединяем с верхним выводом резистора
R1
или минусовой шиной (рис
№3
).

Следующим идет переменный резистор R3

. Его на плате крепить не будем, а сделаем только три отверстия под выводы. Резистор, как и конденсатор, соединять с платой будем проводами.

Кладем на бумагу стабилитрон VD6

и рядом с ним отмечаем три отверстия (рис
№1
). Анод и катод стабилитрона соединяем с верхним и нижним выводами переменного резистора (рис
№2
). И здесь же, катод стабилитрона
VD6
соединяем с анодом диода
VD5
и общей плюсовой шиной (рис
№2
).

Следующими по схеме идут управляющий транзистор VT2

и его нагрузочный резистор
R4
. Кладем их на бумагу, размечаем и отмечаем (рис
№1
и
№2
). Средний вывод переменного резистора
R3
соединяем с базой транзистора
VT2
. Верхний вывод резистора
R4
соединяем с эмиттером транзистора
VT2
, а нижний вывод резистора
R4
– с нижним выводом переменного резистора
R3
и плюсовой шиной.

Теперь размечаем отверстия для мощного транзистора VT3

. Он так же, как и резистор
R3
, не будет располагаться на плате, а соединяться с ней проводами. Базу транзистора
VT3
соединяем с эмиттером транзистора
VT2
. Коллектор
VT3
соединяем с коллектором
VT2
, верхним выводом резистора
R2
и общей минусовой шиной (рис
№3
).

Нам осталось определиться с расположением нагрузочного резистора R5

и до конца соединить оставшиеся детали. Верхний вывод резистора
R5
соединяется с эмиттером транзистора
VT3
и эмиттером транзистора
VT1
, а нижний вывод резистора
R5
соединяется с резистором
R4
и плюсовой шиной.

Не забываем отметить два отверстия под выходные гнезда ХТ1

и
ХТ2
.

Ну вот, Вы разработали и нарисовали на бумаге (пока еще) свою первую печатную плату. Но это только начало, так как ее еще надо довести до ума. А это: проверить на ошибки, просверлить отверстия под детали, нанести рисунок дорожек на медную поверхность, затем плата вытравливается в хлорном железе, после вытравливания наносится припой на дорожки, и только потом на плату припаиваются детали. Всем этим займемся в следующей части. Удачи!

Мощность и автономное время работы

Существуют различные по мощности типы устройств:

1. Устройства большой мощности, более 5000 ВА. Такие мощности позволяют обеспечить безопасностью серверы и целую группу компьютеров;
2. Элементы средней мощности, в пределах 1000 – 5000 ВА. Такого рода аппараты применимы для малых серверов и локальных сетей;
3. Аппаратура малой мощности, менее 1000 ВА. Применяются в основном для домашнего использования.

Рекомендуется для более корректной работы ИБП, выбирать его мощность на 25-35% больше подключаемого к нему устройства. В случае модернизации своего компьютера, этот запас позволит не переплачивать за новый, более мощный ИБП. Мощность указывается на задней стенке блока питания.

Довольно частой причиной повреждения «бесперебойников» являются различные насекомые, которые любят находиться в теплых местах. В помещениях, где сконцентрировано большое количество компьютерных машин, должна проводиться регулярная дезинсекция.

Существуют различные диапазоны длительности работы источников БП. Они колеблются (2 – 15 минут):

1. Для домашнего «бесперебойника» наилучшим будет источник, длительность работы которого около 10 минут;
2. Для корпоративной работы выбираются ИБП по длительности в зависимости от объемов и мощностей используемых машин.

Множество электрических приборов способны выдержать перепады напряжения, длительностью порядка 100 мс. Многие ИБП переключаются за 6-11 мс. Чем меньше время переключения, тем лучше.

Следует не забывать при выборе бесперебойного источника о защите периферийных устройств (принтера, сканера и т.п.).

Импульсные блоки питания своими руками 500вт

Источник питания IR2153 500Вт для усилителя мощности

Источник питания IR2153 500Вт — предлагаю ознакомится, а при желании и повторить схему импульсного блока питания для усилителя мощности реализованной на широко известной IR2153. Это самотактируемый полу-мостовой драйвер, усовершенствованная модификация драйвера IR2151, который включает в себя программу высоковольтного полу-моста с генератором эквивалентным интегральному таймеру 555 (К1006ВИ1). Отличительная особенность чипа IR2153 заключается в улучшенных функциональных возможностях и не требующий особых навыков в его использовании, очень простой и эффективный прибор относительно раннее выпускаемых микросхем.

Отличительные свойства данного источника питания:

• Реализована схема защита от возможных перегрузок, а также защита при коротком замыкании в обмотках импульсного трансформатора.
• Встроена схема мягкого запуска блока питания.
• Имеет функцию защиты устройства по входу, которую выполняет варистор предохраняющий БП от бросков напряжения в электросети и его чрезмерного значения, а также от случайной подачи на вход 380v.
• Несложная в освоении и недорогая схема.

Характеристики, которыми обладает источник питания IR2153 500Вт
Номинальная выходная мощность — 200Вт, если использовать трансформатор с большей мощностью, то можно получить 500Вт.
Музыкальная или RMS мощность на выходе составляет — 300Вт. Можно получить 700Вт с трансформатором более высокой мощности.
Рабочая частота стандартная — 50кГц
Напряжение на выходе составляет — два плеча по 35v. В зависимости от того на какие напряжения намотан трансформатор можно снимать соответствующие значения выходного напряжения.
Коэффициент полезного действия составляет 92%, но также зависит от конструкции трансформатора.

Схема управления БП является штатной для чипа IR2153 и заимствована из его даташита. Модуль защиты от короткого замыкания и перегрузки имеет возможность настройки тока, при котором будет происходить отсечка с одновременным включением сигнального светодиода. При переходе источника питания в режим защиты при нештатной ситуации, он может прибывать в таком состоянии неограниченное время, хотя потребление устройством тока останется сравнимым с током холостого хода не нагруженного БП. Что касается образца моей модификации, то там защита настроена на ограничение мощности потребления блоком питания от 300 Вт, что дает гарантию от чрезмерной нагрузки, а следовательно и от избыточного нагрева, что в свою очередь чревато выходом из стоя полностью всего блока.

Момент тестирования с нагрузкой

Вот здесь лежит файл, там все относительно блока питания подробно расписано, а также имеются рекомендации как увеличить выходную мощность. Любой радиолюбитель прочитав этот материал в состоянии самостоятельно изготовить блок питания под необходимую ему мощность и соответственно напряжения на выходе.

Сжатая папка с методом расчета трансформатора и положенная к этому программа.
Скачать: Расчет трансформатора
Скачать: Lite-CalcIT(2000)

Программа для расчета номинальных значений компонентов для назначения необходимой частоты работы IR2153.
Скачать: Freq2153

Печатная плата.
Скачать: ИИП.zip

Печатная плата создана с расчетом установки в нее компьютерного трансформатора и выходных ультрабыстрых диодов типа MUR820 и BYW29-200, тем самым предоставляется возможность ее применения в источниках питания с мощностью в 250 Вт на выходе. Но имеется и уязвимое место — это площадка под конденсатор С3. Если не найдется подходящего по диаметру конденсатора, то тогда нужно будет плату незначительно раздвинуть.
Для ЛУТ печатную плату в зеркальном изображении делать не нужно.

Информационная статья по использованию драйверов IR.
Скачать: Использование драйверов IR.pdf

Здесь немного измененный блок питания. Принципиальное его отличие от вышеизложенной схемы в устройстве реализованной защиты.

Печатная плата:
Скачать: 4.zip

Самодельный импульсный блок питания 12В 400Вт на IR2153

Принципиальная схема импульсного блока питания на IR2153. Кликните на схеме, чтобы её увеличить

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.

Представляю вашему вниманию импульсный источник питания для УМЗЧ на популярной микросхеме IR2153.

Данный блок питания обладает следующими достоинствами:

• Защита от перегрузок и короткого замыкания как в первичной обмотке импульсного трансформатора, так и во вторичных цепях питания.
• Схема плавного пуска ИБП.
• Варистор на входе ИБП защищает от повышение сетевого напряжения выше опасного значения и от подачи на вход 380В.
• Простая и дешевая схема.

Основные технические характеристики ИБП (характеристики приведены для моего конкретного экземпляра):
Долговременная выходная мощность — 300Вт
Кратковременная выходная мощность — 500Вт
Рабочая частота — 50кГц
Выходное напряжение — 2х35В (можно получить любое необходимое выходное напряжение в зависимости от намотки трансформатора).
КПД — не менее 85% (зависит от трансформатора)

Управляющая часть ИБП является стандартной и взята прямиком из даташита на IR2153.
Схема ИБП включает в себя так же: защиту от перегрузок и КЗ. Защита может быть настроена на любой необходимый ток срабатывания с помощью подстроечного резистора — R10. О срабатывании защиты свидетельствует свечение светодиода HL1. При активной защите, в аварийном состоянии ИБП может находится сколько угодно долго, при этом он потребляет ток такой же как и на холостом ходу без нагрузки. В моей версии защита настроена на срабатывание при потреблении от ИБП мощности 300Вт и более. Это гарантирует то, что ИБП не будет перегружен и не выйдет из строя в результате перегрева. В качестве датчика тока в данной схеме используются резисторы включенные последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора. Это позволяет отказаться от трудоемкого процесса намотки токового трансформатора. При КЗ или перегрузке, когда падение напряжения на R11 достигает заданной величины, такой величины при котором на базе VT1 напряжение станет больше 0,6 — 0,7В, сработает защита и питание микросхемы будет шунтировано на землю. Что в свою очередь отключает драйвер и весь БП в целом. Как только перегрузка или КЗ устранено, питание драйвера возобновляется и блок питания продолжает работу в штатном режиме.

Схема ИБП предусматривает плавный пуск, для этого в ИБП присутствует специальный узел, который ограничивает пусковой ток. Это необходимо для того, чтобы облегчить работу ключам при запуске ИБП. При подключении ИБП в сеть, пусковой ток ограничивается резистором R6. Через данный резистор течет ВЕСЬ ток. Этим током заряжается основная первичная емкость С10 и вторичные емкости. Все это происходит в считанные доли секунд, и когда зарядка завершена и ток потребления снизился до номинального значения, происходит замыкание контактов реле К1 и контакты реле шунтируют R6, тем самым запуская ИБП на полную мощность. Весь процесс занимает не более 1 секунды. Этого времени достаточно чтобы завершились все переходные процессы.

Драйвер запитывается непосредственно от сети, через диод и гасящий резистор, а не после основного выпрямителя от шины +310В как это делают обычно. Такой способ запитки дает нам сразу несколько преимуществ:

1. Снижает мощность рассеиваемую на гасящем резисторе. Что снижает выделение тепла на плате и повышает общий КПД схемы.
2. В отличает от запитки по шине +310В обеспечивает более низкий уровень пульсаций напряжения питания драйвера.

На входе блока питания, сразу после предохранителя установлен варистор. Он служит для защиты от повышения напряжение в сети выше опасного предела. При аварии сопротивление варистора резко падает и происходит короткое замыкание, в следствии которого перегорает предохранитель F1, тем самым размыкая цепь.

Таким вот образом я тестировал ИБП на полной мощности.

В качестве нагрузки у меня выступают 4 керамических, проволочных резистора мощностью 25Вт, погруженные в емкость с «кристально чистой» водой. После часа прохождения тока через такую воду все примеси всплывают наверх и чистая вода превращается в бурую, ржавую жижу. Вода усиленно испарялась и за час испытаний нагрелась практически до кипения. Вода необходима для отвода тепла от мощных резисторов, если кто не понял.

Трансформатор в моем варианте ИБП, намотан на сердечнике EPCOS ETD29. Первичная обмотка проводом 0,8мм2, 46 витков в два слоя. Все четыре вторичные обмотки намотаны тем же проводом в один слой по 12 витков. Может показаться, что сечение провода не достаточно, но это не так. Для работы этого ИБП на питание УМЗЧ этого достаточно, так как средняя потребляемая мощность значительно ниже максимальной, а кратковременные пики тока ИБП без труда отрабатывает за счет емкостей питания. При долговременной работе на резистор, при выходной мощности 200Вт, температура трансформатора не превысила 45 градусов.

Для увеличения выходного напряжение более 45В необходимо заменить выходные диоды VD5 VD6 на более высоковольтные.

Для увеличение выходной мощности необходимо использовать сердечник с большей габаритной мощностью и обмотками, намотанными проводом большего сечения. Для установки другого трансформатора придется изменить рисунок печатной платы.

Печатная плата в готовом виде выглядит так (выполнено ЛУТом):

Размеры платы 188х88мм. Текстолит я использовал с толстой медью — 50мкм, вместо стандартных 35мкм. Можно использовать медь стандартной толщины. В любом случае не забывайте хорошенько пролудить дорожки.

Мощный блок питания на ir2153

Автор На чтение 14 мин. Опубликовано 12.12.2019

Блок питания построен по полу мостовой схеме на основе микросхемы IR2153. На выходе этого блока можно получить любое нужное вам напряжение, все зависит от параметров вторичной обмотки трансформатора.

Подробно рассмотрим схему импульсного блока питания.

Мощность источника питания именно с такими компонентами около 150 ватт.

Сетевое переменное напряжение через предохранитель и термистор поступает на диодный выпрямитель.

После выпрямителя стоит электролитический конденсатор, который в момент включения блока в сеть будет заряжаться большим током, термистор как раз ограничивает этот ток. Конденсатор нужен с напряжением 400-450 Вольт. Далее постоянное напряжение поступает на силовые ключи. Одновременно через ограничительный резистор и выпрямительный диод поступает питание на микросхему IR2153.

Резистор нужен мощный, не менее 2-х ватт, лучше взять 5-и ваттный. Напряжение питания для микросхемы дополнительно сглаживается небольшим электролитическим конденсатором, емкостью от 100 до 470мкФ, желательно на 35 Вольт. Микросхема начинает вырабатывать последовательность прямоугольных импульсов, частота которых зависят от номинала компонентов времязадающей цепи, в моем случае частота находиться в районе 45кГц.

На выходе установлен выпрямитель со средней точкой. Выпрямитель в виде диодной сборки в корпусе то-220. Если выходное напряжение планируется в пределах 40 вольт, то можно использовать диодные сборки выпаянные из компьютерных блоков питания.

Конденсатор вольтодобавки, предназначен для корректного срабатывания верхнего полевого ключа, емкость зависит от того, какой транзистор использован, но в среднем 1мкФ хватит для большинства случаев.

Перед запуском нужно проверить работу генератора. Для этих целей от внешнего источника питания на указанные выводы микросхемы подается около 15-и вольт постоянного напряжения.
Далее проверяется наличие прямоугольных импульсов на затворе полевых ключей, импульсы должны быть полностью идентичными, одинаковой частоты и заполнения.
Первый запуск источника питания обязательно делается через страховочную лампу накаливания на 220 Вольт с мощностью около 40 ватт, будьте предельно осторожны, не дотрагивайтесь платы во время работы, после отключения блока от сети дождитесь несколько минут пока высоковольтный конденсатор не разрядится через соответствующий резистор.
Очень важно указать то, что эта схема не имеет защиты от коротких замыканий, поэтому любые короткие замыкания, даже кратковременные приведут к выходу из строя силовых ключей и микросхемы IR2153, так, что будьте аккуратны.

Схема также лишена обратной связи по напряжению, так что выходное напряжение будет плавать в зависимости от перепадов сетевого напряжения. Многие скажут, кому нужен этот блок питания, если он такой нехороший. На самом деле блоки питания на IR2153 очень популярны, они просты, практически не требуют наладки, себестоимость маленькая и к тому если использовать соответствующий трансформатор, выпрямитель, транзисторы и входной электролит, с блока питания можно выкачивать до пол киловатта мощности, но и это не все, я делал вплоть до 1 киловатта, правда с дополнительным эмиттерным повторителем и прочими плюшками, включая защиту от коротких замыканий, перенапряжения и релейным плавным пуском, схема такого блока питания сейчас перед вами.

Здесь представлена схема ИБП 1000 Ватт. Хотя эта схема уже повторялась радиолюбителями не однократно, в интернете много видео и форумов по этой схеме. Но мне захотелось с вами поделиться как я сделал этот ИБП. Кстати скачивал эту схему и печатную плату с других ресурсов, в них были ошибки, на печатке перепутаны полярность некоторых электролитов , а на схема была не правильно указана проводимость одного транзистора. Может мне такие ресурсы попались, но тем не менее это был факт. Здесь выкладываю схему и печатку без ошибок. В конце статьи ссылка на источник автора схемы.

На сайте есть схема усилителей мощности звуковой частоты (УНЧ) 125, 250, 500, 1000 Ватт, я выбрал 500 Ватт вариант, так как кроме радиоэлектроники, немного увлекаюсь еще музыкой и поэтому хотелось что то по качественнее из УНЧ. Схема на TDA 7293 меня не как не устраивала, поэтому решил вариант на полевых транзисторах 500 ватт. С начала почти собрал один канал УНЧ, но работа остановилась по разным причинам (время, деньги и недоступность некоторых компонентов). В итоге докупил не достающие компоненты и закончил один канал. Также через определенное время и второй канал собрал, все это настроил и протестировал на блоке питания от другого усилителя, все работало на высшем уровне и качество очень понравилось, даже не ожидал что так будет. Отдельное, огромное спасибо радиолюбителям Boris, AndReas, nissan которые на протяжении всего времени пока собрал, помогли в его настройке и в других нюансах . Далее дело стало за блоком питания. Конечно хотелось бы сделать на обычном трансформаторе блок питания, но опять же все останавливается на доступности материалов для трансформатора и их стоимости. Поэтому решил все-таки остановиться на ИБП.

Ну а теперь о самом ИБП:

Схема построена на микросхеме IR2153/

Микросхема IR2153 является драйвером управления полевыми и IGBT транзисторами полумоста. Разрабатывалась она для применения в схемах электронного балласта газоразрядных ламп, поэтому её функциональные возможности довольно ограничены. Об этих ограниченных возможностях следует помнить при создании на её основе ИИП. Микросхема позволяет создать простой блок питания, по своей сути это электронный трансформатор с выпрямителем. Если хотите построить более высшего класса ИБП, то смотрите в сторону ШИМ TL494, на этой микросхеме будет поинтереснее, так как можно сделать стабилизированный ИБП.

В этой схеме предусмотрен плавный пуск как по входу, так и по выходу при зарядке емкостей, а также защита от короткого замыкания и перенапряжения. По входу стоит варистор на 275 Вольт, при превышении питающего напряжении по входу, варистор закоротит вход и сгорит предохранитель.

Защита от КЗ, принцип работы: резисторы R11 и R12 служат в качестве датчика тока, при коротком замыкании или перегрузке на резисторах R11 и R12 образуется падение напряжения достаточной величины для открывания маломощного тиристора Т1, открываясь тиристор коротит плюс питания для микросхемы генератора на основную массу, таким образом на микросхему не поступает питающее напряжение и она прекращает работу. Питание поступает на теристор не напрямую а через светодиод HL1, светодиод будет гореть и свидетельствовать о наличии перегрузки или короткого замыкания (КЗ). Что бы вывести ИБП из защиты, нужно выключить его, устранить причину КЗ, дождаться пока погаснет светодиод HL1, только после включить блок питания. Есть схемы ИБП на IR2153 где реализована защита немного по другому, там можно не отключать блок питания для вывода из защиты, как только будет устранен перегруз или КЗ, ИБП выходит из защиты автоматически не отключая его. В этих моментах есть как свои плюсы, так и минусы.

В этой разводке печатной платы предусмотрены еще выходы кроме основного двуполярного силового, маломощные двуполярное питание -+12 Вольт и 12 Вольт. Эти дополнительные выходы питание могут пригодится для питание предварительных схем, а также запитки вентиляторов охлаждения. Схема очень проста в повторении и если правильно сделана печатная плата (по схеме), правильно подобраны детали, а так же правильно намотан и рассчитан трансформатор, тогда все работает сразу. Только нужно настроить защиту регулируя переменный многооборотный резистор R9. Как по входу, так и по выходу в схеме предусмотрена фильтрация, стоят дросселя. Электролиты С4, С5 которые стоят по сетевому выпрямленному напряжению рассчитываются грубо говоря 1 ватт на 1 Мкф. Я поставил в параллель 2*470 Мкф, что примерно выходит 960 Ватт. Для надежности получается можно снять 850-900 Ватт, что при использовании УНЧ 2*500 Ватт вполне достаточно, так как УНЧ (нагрузка) имеет импульсный характер, а не активный типо утюга.

Транзисторы я использовал IRFP 460, так как не нашел указанных на схеме. Пришлось транзисторы ставить наоборот развернув на 180 градусов, просверлить дырки под ножки больше и проводками спаять (на фото видно). Когда сделал печатную плату, то позже только понял что нужных как на схеме транзисторов мне не найти, поставил те что были (IRFP 460). Транзисторы и выходные выпрямительные диоды обязательно установить на теплоотвод через изолирующие тепло проводящие прокладки, а так же нужно охлаждать кулером радиаторы, иначе могут перегреться транзисторы и выпрямительные диоды, но нагрев транзисторов конечно зависит и от типа примененных транзисторов. Чем ниже внутреннее сопротивление полевика, тем меньше будут греться.

Также пока не установил Варистор 275 Вольт по входу, так как нет не в городе и у меня тоже, а через интернет дорого заказывать одну деталь. У меня будут стоять отдельно вынесенные электролиты по выходу, потому что нет в наличии на нужное напряжение и типоразмер не подходит. Решил поставить 4 электролита по 10000 Мкф * 50 Вольт по 2 последовательно в плечо, в сумме в каждом плече получится по 5000 Мкф *100 вольт, что будет в полне достаточно для блока питания, но лучше поставить по 10000 мкф * 100 вольт в плечо.

На схеме указан резистор R5 47 кОм 2 W по питанию микросхемы, его следует заменить на 30 кОм 5 W ( лучше 10 W ) для того что бы при большой нагрузке, хватило тока микросхеме IR2153, иначе может уйти в защиту от недостатка тока или будет пульсировать напряжение что отразится на качестве. В схеме автора стоит 47 кОм, это много для такой мощности блока питания. Кстати, резистор R5 будет греться очень сильно, не переживайте, тип этих схем на IR2151, IR2153, IR2155 по питанию сопровождается сильным нагревом R5.

В моем случае я использовал ферритовый сердечник ETD 49 и он у меня очень тяжело влез на плату. При частоте 56 КГц, он по расчетам может отдать на этой частоте до 1400 ватт, что в моем случае имеет запас. Можно использовать и тороидальный или другой формы сердечник, главное что бы подходил по габаритной мощности, проницаемости и естественно что бы хватило место его расположить на плате.

Намоточные данные для ETD 49: 1-ка=20 витков проводом 0.63 в 5 проводов (обмотка 220 вольт). 2-ка= основная силовая двуполярная 2*11 витков проводом 0.63 в 4 провода (обмотка 2*75-80) вольт. 3-ка= 2.5 витка проводом 0.63 в 1 провод (обмотка 12 вольт, для софт старт). 4-ка= 2 витка проводом 0.63 в 1 провод (обмотка дополнительная для питания предварительных схем (темброблок и т.п.). Каркас трансформатора нужно вертикального исполнения, у меня горизонтального, поэтому пришлось городить. Можно намотать в бескаркасном исполнении. На остальных типах сердечником вам придется рассчитывать самому, можно с помощью программы которую я оставлю в конце статьи. В моем случае я использовал двуполярное напряжение 2*75-80 вольт для усилителя 500 ватт, почему меньше, потому что нагрузка усилителя будет не 8 Ом а 4 Ом.

Настройка и первый запуск:

При первом запуске ИБП обязательно установите в разрыв сетевого кабеля и ИБП лампочку 60-100 ватт. При включении если лампочка не горит, значит уже хорошо. При первом пуске может включиться защита от КЗ и загорится светодиод HL1, так как электролиты большой емкости и в момент включения берут огромный ток, в случае если это произошло, то надо многооборотный резистор перекрутить по часовой стрелке до упора, а потом ждать пока погаснет светодиод в выключенном состоянии и пробовать включать заново что бы удостовериться в работоспособности ИБП, а потом регулировать защиту. Если все правильно спаяли и использовали правильные номиналы деталей, ИБП запустится. Далее когда удостоверились что ИБП включается и есть все напряжения на выходе, нужно установить порог срабатывания защиты. При настройке защиты обязательно нагрузите ИБП между двумя плечами основной выходной обмотки (которая для питания УНЧ) лампочкой 100 ватт. Когда при включении ИБП под нагрузкой (лампочка 100 ватт) загорается светодиод HL1, нужно по не многу крутить переменный многооборотный резистор R9 2.2 кОм против часовой стрелки пока не будет срабатывать защита при включении. Когда при включении будет загораться светодиод, нужно выключить и дождаться пока он погаснет и по понемногу подкручивая по часовой стрелке в выключенном состоянии и включая опять его пока не перестанет срабатывать защита,
только нужно крутить понемногу например 1 оборот и не сразу на 5-10 оборотов, т.е. выключил подкрутил и включил, сработала защита — опять такая же процедура в несколько раз пока не достигнете нужного результата. Когда вы установите нужный порог, то в принципе блок питания готов к использованию и можно убрать лампочку по сетевому напряжению и пробовать нагрузить блок питания активной нагрузкой ну например ватт 500. Там конечно можно поиграться с защитой уже кому как нравится, но не рекомендую устраивать тесты с КЗ, так как это может привести к неисправности хоть есть и защита, емкость некая не успеет разрядится, реле не отреагирует мгновенно или залипнет и может быть неприятность. Хотя я делал случайно и не случайно некоторое количество замыканий, защита работает. Но ничего вечного нет.

Измерения после сборки ИБП:

Измерения между плечами:
U вх — 225 вольт, нагрузка — 100 ватт, U вых +- = 164 вольта
U вх — 225 вольт, нагрузка — 500 ватт, U вых +- = 149 вольта
U вх — 225 вольт, нагрузка — 834 ватт, U вых +- = 146 вольта

Проседание есть конечно. При нагрузке 834 ватт перед входным выпрямителем напряжение проседает с 225 вольт до 220 вольт, после выпрямителя проседает аж на 20 вольт с 304 вольт на 284 вольт при нагрузке 834 ватт. Но в принципе проседание на выходе на каждое плечо получается 9 вольт, что в принципе допустимо, так как ИБП не стабилизированный.

Ниже по ссылке будет видео об этом ИБП, там может что то дополнится что здесь не сказал.

Спасибо всем за внимание.

Автор Igor.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

IR2161 VS IR2153. Импульсный блок питания на IR 2161

Автор: Fenix_12, [email protected]
Опубликовано 01.12.2015
Создано при помощи КотоРед.

IR2161 VS IR2153. Импульсный блок питания на IR 2161

Эта статья будет интересна тем кто собирал ИИП на основе IR2153. На самом деле IR2153 плохо подходит для создания ИИП, из-за отсутствия штатной системы защиты от КЗ и перегрузок, невозможность при необходимости «димированния» и создания обратной связи по напряжению и току.

Более подходит для создания ИИП IR2161. Это полумостовой импульсный преобразователь для питания галогеновых ламп. Особенности 2161 – защита от перегрузок и КЗ с автоматическим сбросом, мягкий старт, возможность димирования (несколькими способами), возможность построения обратной связи. После построения входных и выходных каскадов получается импульный источник питания.
Вот схема ИИП на 2161.

Напряжение питания и ток у этих микросхем примерно одинаковые, значит можно использовать для 2161 схему питания как у 2153 на резисторах R2 и R3 по 2 Вт, можно использовать китайский «кирпичь» 5 Вт на 18-30 кОм.

На борту 2161 присутствует функция мягкого старта (софтстарт). Работает примерно так: сразу же после запуска, частота внутреннего тактового генератора микросхемы составляет около 125 кГц, что значительно выше рабочей частоты выходного контура С13С14Тr1 (около 36 кГц), в результате напряжение на вторичной обмотке Т1 будет мало. Внутренний генератор микросхемы управляется напряжением, его частота обратно пропорциональна напряжению на конденсаторе С7. Сразу же после включения, С7 начинает заряжаться от внутреннего источника тока микросхемы. Пропорционально росту напряжения на нем будет уменьшаться частота генератора микросхемы. При достижении 5В (около 1сек.) частота уменьшится до рабочего значения, около 36кГц, а напряжение на выходе схемы соответственно достигнет номинального значения. Таким образом и реализован мягкий старт, после его завершения IC1 переходит в рабочий режим.

Вывод CS (выв.4) IC1 является входом внутреннего усилителя ошибки и используется для контроля тока нагрузки и напряжения на выходе полумоста. В случае резкого увеличения тока нагрузки, например, при коротком замыкании, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R7 превысит 0,56В, а следовательно и на выв.4 IC1, внутренний компаратор переключится и остановит тактовый генератор. . В апнот и даташит присутствуют расчеты резсистора-токового датчика R7. Вывод можно сделать сразу 0,33 Ом – 100Вт, 0,22 Ом – 200Вт 0,1 Ом-300Вт, не испытывал, но можно попробовать 2 резистора параллельно по 0,1 Ом – тогда максимальная нагрузка составит 400Вт. Испытание защиты от КЗ я показал а видео. Более подробно режимы работы микросхемы IR2161 рассмотрены в даташит.
Конденсатор C3 емкостью не менее 1мкФ на 1Вт выходной мощности. С таким конденсатором обязательно применение термистора NTC1, например от компьютерного блока питания.

Можно производить расчеты трансформатора, можно взять готовый, но я решил намотать на неизвестном ферритовом кольце 29 мм. Я отказался от расчетов, т.к. это полумост и другом конце моста стоят конденсаторы С13С14, — можно ошибиться на 200%. Первичку намотал проводом диаметр 0,5 мм. полностью заполнил кольцо примерно 80 витков, вторичка литц в 4 провода 0,5 мм на глазок, двуполярно на 24В, 2 по 12В. Примеры расчетов трансформатора присутствуют в апнот и даташит.
Видео состоит из 3х частей, в них рассмотрены теория, сборка и испытание ИИП на 2161.

Видео состоит из 3х частей, в них рассмотрены теория, сборка и испытание ИИП на 2161

Источник питания сверхвысокого тока

Иногда вам нужен низковольтный источник питания с очень большими токами (сотни ампер) — будь то точечная сварка, нагрев или плавление металлов, запуск двигателя автомобиля или другие физические эксперименты. Вот такой запас я решил построить. Учитывая, что у меня уже есть импульсный блок питания 3-60В 40А и блок питания 60А 56В, я решил построить коммутирующий инвертор, который который изменит напряжение постоянного тока до 60 В на меньшее, примерно до 12 В при более высоком токе.Я выбрал двухтактную топологию, в которой используется трансформатор с соотношением сторон 5: 1. Регулировка напряжения (при необходимости) и ограничение тока обеспечивается источником входного напряжения. Этот переключающий инвертор снижает входное напряжение примерно в соотношении 5: 1 за вычетом потерь и падений напряжения. (сопротивление диодов, полевых МОП-транзисторов, обмоток и проводников), на практике до 6: 1. Почти с той же скоростью, при инвертировании увеличивается допустимый ток. Для источника входного сигнала 40A вы можете получить около 200 — 240A.Максимальное выходное напряжение этого сильноточного импульсного инвертора составляет около 10-12 В.
Принципиальная схема описываемого импульсного инвертора представлена ​​ниже. Трансформатор Тр1 имеет первичные обмотки 5 + 5 витков и вторичные обмотки 1 + 1 виток. Коммутацию обеспечивают полевые МОП-транзисторы 4 + 4. Я использовал тип IXFH50N20 (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF). Вы можете использовать МОП-транзисторы с любым напряжением с Uds 200 В (150 В). и наименьшее проводящее сопротивление. Скорость и меньшая емкость ворот тоже неплохие.Вторичное выпрямление обеспечивают два двойных диода Шоттки MBRP60035CTL (600 А, 35 В). Ферритовый трансформатор Тр1 имеет поперечное сечение около 15 х 15 мм. Индуктор L1 образован 5 кольцами из порошкового железа, нанизанными на проволоку. Индуктивность, радиатор и некоторые другие детали я получил от какого-то старого инвертора 56 В / 5 В (сотни А), который использовался для информационных технологий. На силовой плате я использовал оригинальные демпферы. Я отключил ворота от исходной схемы (непригодной для использования) и подключил к своей собственной схеме управления.В нем используется интегральная схема IR2153. Из-за большой емкости гейтов (4х 4н4) пришлось использовать усилитель мощности с парой NPN / PNP транзисторов BD139 и BD140. Однако схему IR2153 можно заменить другим элементом управления. схема допускает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), например, SG3525, создать регулируемый источник. Теоретически можно изменить входное напряжение (другие полевые МОП-транзисторы, первичные обмотки и т. Д.) И даже работать напрямую с выпрямленной сетью. Такая топология импульсного источника питания обеспечивает гальваническую развязку.Предупреждение — MOSFET видит вдвое большее входное напряжение (при 60 В это 120 В, а в случае выпрямленной сети 230 В ~ оно будет 650 В). Рабочая частота около 40 кГц. Кратковременное использование (например, в качестве источника запуска двигателя автомобиля, для точечной сварки) не такие высокие требования к охлаждению, размерам обмоток и т. д. При непрерывной работе необходимо хорошее охлаждение. Наибольшие потери мощности происходят на выходных диодах. Падение напряжения Шоттки составляет около 0,5 В, а при токе, например, 240 А, потери составляют 120 Вт.

Предупреждение! Эти эксперименты могут вызвать ожоги, пожар или материальный ущерб! Все делаете на свой страх и риск.

Плата оригинальная, используются только силовые компоненты. Ворота отрезаются и прикрепляются к новому водителю.

8x IXFH50N20

Медный радиатор, конденсаторы и индуктивности.

… и после монтажа платы с полевыми МОП-транзисторами и демпфирующими элементами.

Выходные электроды для опытов с плавлением металла. При использовании в качестве источника запуска двигателя транспортного средства подключаются кабели.

Диоды, Tr1, L1, вторичные конденсаторы (10 В типа I затем заменены на 20 В) и оригинальный входной фильтр электромагнитных помех (не требуется)

Подача нагревает железный лист до белого цвета.

Источник нагревает железный стержень диаметром 6 мм до белого свечения.

Видео — Источник нагревает железный стержень диаметром 6 мм до белого свечения.

Видео — провод на выходе.

Видео — Железный лист.

Видео — Катушка на выходе блока питания — попытка 1

Видео — Катушка на выходе блока питания — попытка 2

Видео — Железный лист еще раз.

Добавлен: 13. 2. 2012
дом

Импульсный резонансный бп своими руками. Как сделать своими руками импульсные блоки питания

В радиолюбительской практике многие самодельные конструкции остаются на прилавках без внимания по той причине, что в них нет блока питания. Одна из наиболее воспроизводимых конструкций — усилитель мощности низкой частоты, которому также требуется источник питания. Сетевые трансформаторы для питания мощных усилителей стоят больших денег, а размер и вес иногда неуместны.Именно поэтому в последнее время широкое распространение получили импульсные источники питания. Эти блоки имеют полностью электронную начинку и работают в импульсном режиме. За счет увеличения рабочей частоты можно резко уменьшить габариты и вес источника питания. Схема такого блока питания была найдена на одном из зарубежных сайтов, недолго думая, решили повторить конструкцию.

Конструкция особенно простая и дешевая, в моем случае на транзисторы и микросхему было потрачено всего 5 долларов, все остальное можно найти в нерабочем блоке питания компьютера.
Мощность такого блока может доходить до 400 Вт, для этого нужно только диодный выпрямитель поменять и электролиты, вместо 220 мкФ поставить на 470.

Выпрямитель можно снять готовым, от блока питания компьютера или собрать мост из диодов с током 3 А и более, обратное напряжение диодов не менее 400В.

Первый запуск схемы следует производить при последовательно подключенной лампе накаливания на 220 Вольт от 100 до 150 Вт, чтобы схема не взорвалась при неправильной установке.

Тип блока питания, как уже отмечалось — импульсный. Такое решение резко снижает вес и габариты конструкции, но работает не хуже обычного сетевого трансформатора, к которому мы привыкли.Схема собрана на мощном драйвере IR2153. Если микросхема в DIP-корпусе, то диод необходимо установить. На счет диода — учтите, что он не нормальный, а сверхбыстрый, так как рабочая частота генератора составляет десятки килогерц и обычные выпрямительные диоды тут работать не будут.

В моем случае вся схема была собрана по принципу «pay-as-you-go», потому что собиралась только для тестирования. Моя схема практически не была настроена и сразу заработала как швейцарские часы.

Трансформатор — желательно брать готовый, от блока питания компьютера (буквально любой, трансформатор с пигтейлом взял от блока питания ATX на 350 ватт). На выходе трансформатора можно использовать выпрямитель из диодов SCOTTA (тоже есть в компьютерных блоках питания), либо любые быстрые и сверхбыстрые диоды с током 10 Ампер и более, также можно установить наш КД213А.

Подключить схему к сети через лампу накаливания 220 вольт 100 ватт, в моем случае я проводил все тесты с инвертором 12-220 с защитой от короткое замыкание и перегрузка, и только после точной настройки решил подключить к сети 220 вольт.

Как должна работать правильно собранная схема?

Клавиши холодные, без выходной нагрузки (даже при выходной нагрузке 50 Вт клавиши остались ледяными).
Микросхема не должна перегреваться во время работы.
Каждый конденсатор должен иметь напряжение порядка 150 вольт, хотя его номинальное напряжение может быть меньше 10-15 вольт.
Цепь должна работать бесшумно.
Резистор питания микросхемы (47к) должен при работе немного перегреваться, также возможен перегрев демпфирующего резистора (100 Ом).

Основные проблемы, возникающие после сборки
Проблема 1. Собрана схема; при подключении контрольная лампочка, которая подключена к выходу трансформатора, мигает, а сама схема издает странные звуки.

Решение. Скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы, попробуйте снизить сопротивление резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40 и так (с шагом 2-3 кОм), пока схема не заработает нормально.

Задача 2. Собрали схему, ничего не греется и не взрывается при подаче напряжения, но напряжение и ток на выходе трансформатора мизерные (почти даже нулевые)

Решение.Замените конденсатор 400 В 1 мкФ дросселем 2 мГн.

Проблема 3. Один из электролитов горячий.

Решение. Скорее всего он нерабочий, замените его на новый и заодно проверьте диодный выпрямитель, возможно из-за неработающего выпрямителя происходит изменение на конденсаторе.

Импульсный источник питания на ir2153 может использоваться для питания мощных высококачественных усилителей или использоваться в качестве зарядного устройства для мощных свинцово-кислотных аккумуляторов и в качестве источника питания — все по вашему усмотрению.

Мощность блока может доходить до 400 Вт, для этого потребуется использовать трансформатор от ATX на 450 Вт и заменить электролитические конденсаторы на 470 мкФ — и все!

В целом импульсный блок питания можно собрать своими руками всего за 10-12 долларов, и если брать все комплектующие из радиомагазина, но у каждого радиолюбителя больше половины используемых радиодеталей. в цепи.

В длительной поездке на личном автомобиле или «диком» отдыхе на природе хорошо иметь с собой домашнее электрооборудование, например, фен, электробритву, фото или видеокамеру.Но из-за отсутствия розеток невозможно обеспечить питание устройств от обычной сети.

Единственным источником энергии в этом случае могут быть только автомобильные аккумуляторы, но их постоянного напряжения в 12 вольт недостаточно для бытовых устройств, работающих от переменного тока 220 вольт. Тут полная несовместимость сразу по двум основным параметрам.

Но не отчаивайтесь, выход из этой ситуации есть — это использование небольшого импульсного преобразователя тока.Он поможет превратить «воду в вино», то есть 12 вольт напряжения аккумулятора, в ток, необходимый для работы всех устройств — 220 вольт.

Принцип действия

Принцип его работы заключается в преобразовании переменного напряжения из сети, имеющей частоту 50 Гц, в аналогичный прямоугольный тип. Затем он преобразуется для достижения определенных значений, выпрямляется и фильтруется. Такой мощный транзистор, выполняя одновременно роль импульсного трансформатора и ключа, преобразует напряжение.

По схеме они бывают двух типов: управляемые извне, встроенные в большинство электроприборов и автогенераторы импульсного типа.

Также такие трансформаторы производятся разных размеров и мощностей, в зависимости от конкретного применения, но размеры в них не важны, так как эффективность таких устройств увеличивается с увеличением частоты, увеличение значительно уменьшает размер и вес стали. основной. Обычно они работают в диапазоне частот от 18 до 50 кГц.

Область применения

Спектр применения блоков питания бытового назначения постоянно расширяется. Сегодня они используются для обеспечения энергией всех бытовых приборов и вычислительной техники, а также в устройствах бесперебойного питания и зарядных устройствах для аккумуляторов различного назначения, источниках питания для низковольтных систем освещения и других нужд.

Часто приобретение такого устройства заводской сборки не очень оправдано, как из соображений экономии, так и с точки зрения конкретных технических параметров требуемого агрегата.В этом случае оптимальным вариантом может быть конструкция импульсного преобразователя собственной конструкции. Такой подход обычно более рациональный из-за большого выбора недорогих комплектующих.

Преимущества и недостатки

При покупке ИБП необходимо соотносить все его достоинства и недостатки с конкретными требованиями к работе в каждом конкретном случае и, если он им удовлетворяет, можно смело приобретать устройство.

Преимущества импульсных источников питания:

• Малый вес блока из-за меньшего размера, необходимого для работы трансформатора, и, как следствие, уменьшенной конструкции всего преобразователя.Конструкция снабжена фильтром выходного напряжения меньшего размера, поскольку при сопоставимой с аналогами мощности импульсный прибор имеет высокую частоту преобразования.
• Агрегаты повышенной мощности имеют самый высокий КПД, достигающий 90-98%. Такие устройства имеют минимальные потери энергии за счет минимального количества операций переключения ключа, поскольку большую часть времени он находится в одном положении, в то время как в других типах устройств для работы с ним используется значительная мощность.
• На порядок более высокая степень надежности стабилизаторов импульсного типа по сравнению с линейными аналогами, которые сейчас используются только в платах питания слабыми токами, например, микроволновых печей или колонок и других маломощных агрегатов, предназначенных для непрерывной работы в течение несколько лет без обслуживания.
• Кроме того, их преимуществом является расширенный диапазон частот и напряжений, который может быть реализован только в очень дорогих, недоступных рядовому потребителю блоках линейного типа. Это позволяет использовать переносной импульсный блок даже во время кругосветных путешествий, так как его характеристики можно регулировать в широком диапазоне, настраивая их для работы от розеток в разных странах с разными частотами и напряжениями в электрической сети.
• В отличие от линейных устройств, благодаря универсальности импульсных преобразователей на 12 В, было налажено массовое производство комплектующих к ним, что положительно снизило их стоимость и повысило доступность для рядового потребителя.Однако на их более мощные варианты эта особенность, конечно же, не распространилась, они дорогие.
• Как правило, такие устройства в конструкции имеют несколько степеней защиты от аварийных ситуаций в сети: перебои в подаче электроэнергии, короткие замыкания, отсутствие выходной нагрузки.

Недостатки импульсных блоков питания:

• Ремонтные работы сложны, так как большинство их внутренних элементов работают в единой сети без какой-либо гальванической развязки.
• Импульсный принцип работы сам по себе имеет обратную сторону в виде высокочастотных помех, которые требуют подавления для использования блоков с большей частью оборудования. А с некоторыми из его видов, которые имеют повышенную чувствительность к помехам, они вообще несовместимы.
• Входящий ток ограничен минимальной мощностью, при которой устройство начнет работать.

Схема

В основе большинства преобразователей тока импульсного типа лежит блок-схема простейшего импульсного трансформатора, включающая несколько блоков:

• Устройство, преобразующее ток сети переменного типа в постоянный выходной ток.Он основан на диодном мосте, который действует как выпрямитель переменного напряжения, и конденсаторе, который выравнивает пульсации выпрямленного напряжения. Он может быть укомплектован вспомогательными устройствами: фильтрами сетевого напряжения, сглаживающими пульсации генератора импульсов и термисторами для ослабления скачков напряжения при включении. Наличие или отсутствие дополнительных компонентов влияет на стоимость агрегата и является предметом экономии при покупке бюджетного варианта агрегата.
• Блок генератора импульсов, который генерирует импульсы заданной частоты для питания первичной обмотки трансформатора.Разные модели работают с разными частотами, но пределы его колебаний для всех устройств находятся в диапазоне от 30 до 200 кГц. Трансформатор является сердцем устройства, поскольку именно через него происходит гальваническая развязка от сети и преобразование тока для соответствия требуемым параметрам.
• Третий — это блок преобразования переменного тока, идущего от трансформатора, в постоянный. В него входят диоды для выпрямления напряжения и фильтры пульсаций, которые намного сложнее, чем их аналог из первого блока и уже включают в себя несколько конденсаторов и дроссель.В целях экономии, чтобы снизить стоимость, преобразователи могут быть оснащены конденсаторами и дросселями с минимально необходимой для работы емкостью и индуктивностью, соответственно.

Как сделать самому

Необходимые инструменты:

• паяльная машина;
• бокорезы;
• утконос;
Пинцет
• ;
• скальпель.

Прохождение

• В первую очередь на входе устанавливается термистор PTC, выполняющий роль полупроводникового резистора с положительным температурным коэффициентом.Он способен резко увеличивать свое сопротивление при превышении определенной температуры, например, когда необходимо защитить выключатели питания, когда блок только начинает работать, а конденсаторы все еще заряжаются.
• Далее монтируется диодный мост для выпрямления входящего сетевого напряжения с током 10А. Вы можете использовать разные диодные сборки: «вертикальные» или «табуретки».
• Затем на входе припаивается пара конденсаторов в соотношении 1 мкФ на 1 Вт мощности.
• Отечественные резисторы типа МЛТ-2 используются в качестве демпфирующего сопротивления в 2-ваттной сети переменного тока.
• Для регулировки затворов полевых транзисторов, работающих на токе 600В, установлен драйвер ИК-излучения. Он поочередно открывает затворы полевых транзисторов с интервалами, определяемыми деталями на ножках Rt и Ct.
• Полевые транзисторы выбираются не менее 200В, имеющие минимальное сопротивление в разомкнутой фазе работы. Величина сопротивления прямо пропорциональна нагреву устройства и обратно пропорциональна его эффективности.
• При их установке нельзя замыкать фланцы транзисторов накоротко; поэтому используются изоляционные ленты.
• Трансформатор, проще взять обычный понижающий от старого блока ПК. Но также можно независимо намотать ферритовые торы на основе частоты преобразования 100 кГц и 1/2 преобразованного напряжения.
• Выводы трансформатора закорочены аналогично плате, с которой он был снят.
На выходе установлены
• диоды с малыми временами восстановления — не более 100 нс, например, из группы HER.
• Буферную емкость на выходе не стоит преувеличивать более 10 тысяч мкФ.
• Как и любой электрический блок, самодельный импульсный блок питания при сборке предъявляет высокие требования к аккуратности и точности в процессе сборки. Необходима правильная установка полярных деталей и соблюдение мер предосторожности при работе с электросетью. Правда, построенный блок не требует ни регулировки, ни подгонки.

Регулируемый / несимметричный / двухтактный / биполярный DIY-блок

• Для сборки стабилизированного блока питания необходимо в его сборочной схеме использовать один или два полупроводниковых транзистора.Однако для контроля напряжения вам потребуется установить датчик в виде вольтметра. Тогда, ориентируясь на его показания, можно будет настроить оптимальное выходное напряжение для работы различных устройств, чтобы не сжечь их. Напряжение регулируется резистором переменного типа.
• В простейшем одноцикловом блоке ток преобразуется с помощью одного транзистора, который открывается и закрывается, пропуская импульсы определенной частоты.
• Его усовершенствованная модификация, работающая с удвоенной частотой и, соответственно, с лучшим КПД, представляет собой двухтактный преобразователь, в котором два транзистора открываются и закрываются один за другим.
• Биполярная конструкция блока еще сложнее, так как требует установки операционного усилителя и стабилитронов. При этом особое внимание следует уделить качеству пайки и соответствию сечения проводника току.

Ремонт ИБП

Как правило, заключается в замене неисправных, вышедших из строя деталей на новые. Но сложность даже не в установке новой детали, а в поиске неисправной.Для этого выполните следующие операции:

• Внешний осмотр блока платы на наличие вздутых конденсаторов, обугленных резисторов и других элементов с дефектами.
• Осмотр пайки трансформатора, ключевых транзисторов и микросхем, а также дросселей.
• Проверить блок питания на обрыв: сам кабель вызывает, защищая выключатель, токовый выключатель, если он есть, а также дроссели и выпрямительный мост.
• Первичная диагностика любой детали производится без разборки, и только при наличии обоснованного предположения о ее неисправности ее можно паять и проверять отдельно.
• Также необходимо проверить цепь на предмет короткого замыкания.
• После визуальной и инструментальной диагностики оборудования и замены неработающих элементов приступить к испытанию под рабочим напряжением сети. Но в роли предохранителя использовалась обычная лампочка на 150-200 Вт 220 вольт. Он не даст сгореть всему преобразователю при наличии неисправности и сигнализирует о характере неисправности. Итак, если лампочка ярко мигает и гаснет, излучая растр, то, скорее всего, неисправны конденсаторы.Проверить их на исправность можно только заменой на новые. Другой случай — когда лампа мигает и сразу полностью гаснет. Эта опция предусматривает индивидуальную проверку всех резисторов пусковой цепи. Наконец, последний случай — лампа горит на полную яркость. В этом случае необходимо заново полностью перепроверить всю схему.

• Конструируя преобразователь импульсного тока своими руками, следует помнить, что все монтажные и испытательные работы на блоке проходят в условиях стресса, опасного для жизни и здоровья.Поэтому настоятельно рекомендуется устанавливать автоматические выключатели тока в помещении, в котором ведутся работы, совместно с устройством аварийного отключения питания. Такая система способна защитить человека от поражения электрическим током даже в том случае, если он коснулся фазы.
• При работе с преобразователями импульсного тока, даже со стандартными блоками от ПК, всегда необходимо соблюдать технику безопасности. Например, включенные в их схему электролитические конденсаторы даже после отключения от сети длительное время сохраняют токи высокого напряжения.Поэтому, прежде чем приступать к каким-либо манипуляциям с ними, их необходимо предварительно выписать, закрыв свои выводы.
• И, наконец, при проведении любых работ, связанных с электричеством, всегда следует использовать исправный инструмент, предназначенный для этой цели. Например, ручки всех отверток, бокорезов и других инструментов должны быть изолированы.

Несколько раз меня выручали блоки питания, схемы которых уже стали классическими, оставаясь простыми для всех, кто хоть раз в жизни паял что-то электронное.

Подобные схемы разрабатывались многими радиолюбителями для разных целей, но каждый разработчик вкладывал в схему что-то свое, менял расчеты, отдельные компоненты схемы, частоту преобразования, мощность, подстраиваясь под некоторые нужды, известные самому автору. …

Мне часто приходилось использовать такие схемы вместо громоздких трансформаторных аналогов, облегчая вес и объем их конструкций, которые нужно было запитать от сети.Как пример: стереоусилитель на микросхеме, собранный в дюралюминиевом корпусе от старого модема. Описание работы схемы, так как она классическая, особого смысла придавать нет. Отмечу только, что я отказался от использования в качестве пусковой схемы транзистора, работающего в режиме лавинного пробоя, так как однопереходные транзисторы типа КТ117 работают в пусковом узле намного надежнее. Пробег на динисторе мне тоже нравится.

На рисунке представлены: а) распиновка старых транзисторов КТ117 (без язычка), б) современная распиновка КТ117, в) расположение выводов на схеме, г) аналог однопереходного транзистора на двух обычных (любые транзисторы правильной конструкции — структуры КТ208, КТ209, КТ213, КТ361, КТ501, КТ502, КТ3107; структуры npn (VT2) типа КТ315, КТ340, КТ342, КТ503, КТ3102)

Схема ИБП на биполярных транзисторах

Схема ИБП на полевых транзисторах