Мощный регулируемый блок питания своими руками. Мощный лабораторный блок питания своими руками: пошаговая инструкция — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как собрать регулируемый блок питания до 35В и 30А. Какие компоненты потребуются для сборки. Как правильно рассчитать и намотать трансформатор. Как собрать и настроить схему стабилизации и защиты. Как сделать корпус и установить компоненты.

Содержание

Ключевые характеристики самодельного лабораторного блока питания

Прежде чем приступить к сборке мощного лабораторного блока питания своими руками, разберем его основные параметры и возможности:

Регулируемое выходное напряжение: 0-35 В
Максимальный выходной ток: 25 А (номинальный), до 30 А пиковый
Защита от перегрузки и короткого замыкания
Активное охлаждение с автоматическим включением
Индикация выходного напряжения и тока
Возможность ограничения выходного тока

Такие характеристики делают устройство универсальным инструментом для питания и тестирования различной электроники. Высокая мощность позволяет использовать его даже для электролиза или гальваники.

Необходимые компоненты и материалы

Для сборки лабораторного блока питания потребуются следующие основные компоненты:

Понижающий трансформатор 220В/40В мощностью 1-1.5 кВт
Диодный мост на ток 35-40 А
Конденсаторы фильтра 10000-22000 мкФ х 50В
Микросхема ШИМ-контроллера TL494
Силовые транзисторы MOSFET (например, IRFP3205)
Операционные усилители LM358
Силовой дроссель 100-150 мкГн на ток 30 А
Шунт 0.005-0.01 Ом на ток 30 А
Радиаторы охлаждения
Вентилятор 120 мм
Потенциометры, переключатели, разъемы
Корпус подходящего размера

Также потребуются различные резисторы, конденсаторы, диоды и другие вспомогательные компоненты согласно принципиальной схеме.

Расчет и намотка силового трансформатора

Ключевой элемент блока питания — понижающий трансформатор. Его необходимо рассчитать и намотать самостоятельно. Основные этапы:

Выбор сердечника подходящего размера (например, Ш-образный)
Расчет числа витков первичной и вторичной обмоток
Подбор сечения проводов обмоток
Намотка обмоток на каркас
Сборка магнитопровода

Для выходной мощности около 1 кВт потребуется сердечник с сечением магнитопровода 25-30 см². Число витков первичной обмотки обычно составляет 400-500, вторичной — 80-100. Провод первичной обмотки — 0.5-0.7 мм, вторичной — 2-2.5 мм.

Сборка и настройка схемы стабилизации

Схема стабилизации выходного напряжения строится на ШИМ-контроллере TL494. Основные этапы сборки и настройки:

Монтаж компонентов на печатной плате согласно схеме
Подключение силовых цепей и обратных связей
Настройка частоты ШИМ (обычно 20-50 кГц)
Калибровка обратных связей по напряжению и току
Настройка ограничения максимального тока

Правильно собранная и настроенная схема обеспечит стабильное выходное напряжение во всем диапазоне регулировки при изменении нагрузки.

Изготовление корпуса и монтаж компонентов

Корпус блока питания должен обеспечивать надежное крепление всех компонентов и хорошее охлаждение. Основные этапы:

Разметка и изготовление панелей корпуса из листового металла или пластика
Сверление отверстий под крепеж и органы управления
Установка силового трансформатора на дно корпуса
Монтаж печатных плат на стойки
Установка радиаторов охлаждения с силовыми компонентами
Монтаж вентилятора охлаждения
Установка лицевой панели с органами управления и индикации

Важно обеспечить надежную изоляцию силовых цепей и хороший теплоотвод от нагревающихся элементов.

Тестирование и настройка готового блока питания

После сборки необходимо тщательно протестировать блок питания. Основные проверки:

Плавность регулировки выходного напряжения во всем диапазоне
Стабильность напряжения при изменении нагрузки
Работа защиты от перегрузки и короткого замыкания
Точность индикации напряжения и тока
Эффективность охлаждения при максимальной нагрузке

При необходимости проводится дополнительная настройка и калибровка параметров. После успешного тестирования блок питания готов к использованию.

Преимущества самодельного лабораторного блока питания

Изготовление мощного блока питания своими руками имеет ряд преимуществ:

Существенная экономия средств по сравнению с покупкой готового устройства
Возможность реализовать нужные характеристики и функции
Понимание принципов работы и возможность самостоятельного обслуживания
Приобретение ценного опыта проектирования и сборки электронных устройств

При грамотном подходе самодельный блок питания не уступает по характеристикам фабричным аналогам, а в чем-то может их и превосходить.

Мощный лабораторный блок своими руками

Приветствую, Самоделкины!
Сегодня мы с вами соберем мощнейший лабораторный блок питания. На данный момент он является одним из самых мощных на YouTube.

Все началось с постройки водородного генератора. Для запитки пластин автору понадобился мощный блок питания. Покупать готовый блок типа DPS5020 не наш случай, да и бюджет не позволял. Спустя некоторое время схема была найдена. Позже выяснилось, что этот блок питания настолько универсален, что его можно использовать абсолютно везде: в гальванике, электролизе и просто для запитки различных схем. Сразу пробежимся по параметрам. Входное напряжение от 190 до 240 вольт, выходное напряжение — регулируемое от 0 до 35 В. Выходной номинальный ток 25А, пиковый — свыше 30А. Также, блок имеет автоматическое активное охлаждение в виде кулера и ограничения по току, она же защита от короткого замыкания.

Теперь, что касается самого устройства. На фото вы можете видеть силовые элементы.

От одного взгляда на них захватывает дух, но свой рассказ хотелось бы начать совсем не со схем, а непосредственно с того, от чего приходилось отталкиваться, принимая то или иное решение. Итак, в первую очередь, конструкция ограничена корпусом. Это было очень большим препятствием в построении печатных плат и размещении компонентов. Корпус был куплен самый большой, но все равно его размеры для такого количества электроники малы. Второе препятствие — это размер радиатора. Хорошо, что они нашлись в точности, подходящие под корпус.

Как видим радиаторов тут два, но входе построения объединим в один. Помимо радиатора, в корпусе нужно установить силовой трансформатор, шунт и высоковольтные конденсаторы. Они никак не влазили на плату, пришлось их вынести за пределы. Шунт имеет небольшие размеры, его можно положить на дно. Силовой трансформатор был в наличии только таких размеров:

Остальные раскупили. Его габаритная мощность 3 кВт. Это конечно намного больше чем нужно. Теперь можно переходить к рассмотрению схем и печаток. В первую очередь рассмотрим блок-схему устройства, так будет легче ориентироваться.

Состоит она из блока питания, dc-dc преобразователя, системы плавного пуска и различной периферии. Все блоки не зависят друг от друга, например, вместо блока питания можно заказать готовый. Но мы рассмотрим вариант как сделать все своими руками, а вам уже решать, что купить, а что делать также. Стоит отметить, что необходимо установить предохранители между силовыми блоками, так как при выходе из строя одного элемента, он потащит за собой в могилу остальную схему, а это вылетит вам в копеечку.

Предохранители на 25 и 30А в самый раз, так как это номинальный ток, а выдержать они могут на пару ампер больше.

Теперь по порядку о каждом блоке. Блок питания построен на всеми любимой ir2153.

Также в схему добавлен умощненный стабилизатор напряжения для питания микросхемы. Он запитан от вторичной обмотки трансформатора, параметры обмоток рассмотрим при намотке. Все остальное — это стандартная схема блока питания.
Следующий элемент схемы — это плавный пуск.

Установить его необходимо для ограничения тока зарядки конденсаторов, чтобы не спалить диодный мост.
Теперь самая важная часть блока – dc-dc преобразователь.

Его устройство очень сложное, поэтому углубляться в работу не будем, если интересно подробнее узнать про схему, то изучите самостоятельно.

Настало время переходить к печатным платам. Вначале рассмотрим плату блока питания.

На нее не вместились ни конденсаторы, ни трансформатор, поэтому на плате имеются отверстия для их подключения. Размеры фильтрующего конденсатора подбирайте под себя, так как они бывают разных диаметров.

Далее рассмотрим плату преобразователя. Тут тоже можно немного подогнать размещение элементов. Автору пришлось сместить второй выходной конденсатор вверх, так как он не вмещался. Так же можете добавить еще перемычку, это уже на ваше усмотрение.
Теперь переходим к травлению платы.

Думаю, тут нет ничего сложного.
Осталось запаять схемы и можно проводить тесты. В первую очередь запаиваем плату блока питания, но только высоковольтную часть, чтобы проверить не накосячили ли мы во время разводки. Первое включение как всегда через лампу накаливания.

Как видим, при подключении лампочки, она загорелась, а это значит, что схема без ошибок. Отлично, можно установить элементы выходной цепи, а как известно, туда нужен дроссель. Его придется изготовить самостоятельно. В качестве сердечника используем вот такое желтое кольцо от компьютерного блока питания:

С него необходимо удалить штатные обмотки и намотать свою, проводом 0,8 мм сложенным в две жилы, количество витков 18-20.

Заодно можем намотать дросселя для dc-dc преобразователя. Материалом для намотки являются вот такие кольца из порошкового железа.

В отсутствие такого, можно применить тот же материал, что и в первом дросселе. Одной из важных задач является соблюдение одинаковых параметров для обоих дросселей, так как они будут работать в параллели. Провод тот же – 0,8 мм, количество витков 19.
После намотки, проверяем параметры.

Они в принципе совпадают. Далее запаиваем плату dc-dc преобразователя. С этим проблем возникнуть не должно, так как номиналы подписаны. Тут все по классике, сначала пассивные компоненты, потом активные и в последнюю очередь – микросхемы.
Настало время заняться подготовкой радиатора и корпуса. Радиаторы соединим между собой двумя пластинками вот таким образом:

На словах это все хорошо, надо бы заняться делом. Сверлим отверстия под силовые элементы, нарезаем резьбу.

Сам же корпус тоже немного подправим, отломав лишние выступы и перегородки.

Когда все готово, приступаем к креплению деталей на поверхность радиатора, но так как фланцы активных элементов имеют контакт с одним из выводов, то необходимо их изолировать от корпуса подложками и шайбами.

Крепить будем на винты м3, а для лучшей термо передачи воспользуемся не высыхающей термопастой.
Когда разместили на радиаторе все греющиеся части, запаиваем на плату преобразователя ранее не установленные элементы, а также припаиваем провода для резисторов и светодиодов.

Теперь можно тестировать плату. Для этого подадим напряжение от лабораторного блока питания в районе 25-30В. Проведем быстрый тест.

Как видим, при подключении лампы идет регулировка по напряжению, а также ограничения по току. Отлично! И эта плата тоже без косяков.

Тут же можно настроить температуру срабатывания кулера. С помощью подстроечного резистора производим калибровку.
Сам же термистор нужно закрепить на радиаторе. Осталось намотать трансформатор для блока питания на вот таком гигантском сердечнике:

Перед намоткой необходимо рассчитать обмотки. Воспользуемся специальной программой (ссылку на нее найдете в описании под видеороликом автора, пройдя по ссылке «Источник»). В программе указываем размер сердечника, частоту преобразования (в данном случае 40 кГц). Также указываем количество вторичных обмоток и их мощность. Силовая обмотка на 1200 Вт, остальные на 10 Вт. Также нужно указать каким проводом будут мотаться обмотки, жмем кнопку «Рассчитать», тут нет ничего сложного, думаю разберетесь.

Посчитали параметры обмоток и начинаем изготовление. Первичка в один слой, вторичка в два слоя с отводом от середины.

Изолируем все с помощью термоскотча. Тут по сути стандартная намотка импульсника.
Все готово к установке в корпус, осталось разместить периферийные элементы на лицевой стороне таким образом:

Сделать это можно довольно просто, лобзиком и дрелью.

Теперь самая трудная часть — разместить все внутри корпуса. В первую очередь соединяем два радиатора в один и закрепляем его.
Соединение силовых линий будем проводить вот такой 2-ух миллиметровой жилой и проводом сечением 2,5 квадрата.

Также возникли некие проблемы с тем, что радиатор занимает всю заднюю крышку, и там невозможно вывести провод. Поэтому выводим его сбоку.

На этом все, сборка завершена. Перед закрытием крышки проводим тестовое включение.

Блок завелся, теперь закрываем верхнюю крышку и идем тестировать. Для теста сначала воспользуемся лампочками накаливания на 36В 100Вт.

Как видим, блок держит их без труда. Данный вольтамперметр, который купил автор, не может измерить максимальный ток блока даже шунтом, хоть и написано на сайте, что с шунтом может измерять до 50А. Не совершайте такую же ошибку и возьмите себе стрелочный амперметр — надежнее будет. А по поводу проверки — не переживайте, сейчас вы убедитесь в том, что максимальный ток устройства свыше 25А. Для этого воспользуемся предохранителем на 25А и пустим его в короткое замыкание.

Его просто плавит, а это значит, что ток тут больше 25 ампер. Также попробуем плавить различные предметы.

Скрепка, шайба и даже шило — ничто не устояло перед мощью данного блока.

Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Мощный блок питания с защитой по току

Каждому человеку, собирающему электронные схемы, необходим универсальный источник питания, позволяющий в широких пределах изменять напряжение на выходе, контролировать ток и при необходимости отключать питаемое устройство. В магазинах подобные лабораторные блоки питания стоят весьма недёшево, но зато собрать такой можно самостоятельно из распространённых радиодеталей. Представленный блок питания включает в себя:

Регулировку напряжения до 24 вольт;
Максимальный ток, отдаваемый в нагрузку, до 5 ампер;
Защиту по току с выбором нескольких фиксированных значений;
Активное охлаждение для работы при больших токах;
Стрелочные индикаторы тока и напряжения;

Схема регулятора напряжения

Самый простой и доступный вариант регулятора напряжения – схема на специальной микросхеме, называемой стабилизатором напряжения. Наиболее подходящим вариантом является LM338, она обеспечивает максимальный ток в 5 А и минимум пульсаций на выходе. Также сюда подойдут LM350 и LM317, но максимальный ток в этом случае составит 3 А и 1,5 А соответственно. Переменный резистор служит для регулировки напряжения, его номинал зависит от того, какое максимальное напряжение необходимо получить на выходе. Если максимальное выходное требуется 24 вольта – необходим переменный резистор сопротивлением 4,3 кОм. В этом случае нужно взять стандартный потенциометр на 4.7 кОм и соединить параллельно с ним постоянный на 47 кОм, общее сопротивление получится примерно 4.3 кОм. Для питания всей схемы необходим источник постоянного тока с напряжением 24-35 вольт, в моём случае это обычный трансформатор со встроенным выпрямителем. Также можно применять зарядные устройства ноутбуков или другие различные импульсные источники, подходящие по току.
Данный регулятор напряжения является линейным, а значит, вся разница между входным и выходным напряжением приходится на одну микросхему и рассеивается на ней в виде тепла. При больших токах это весьма критично, поэтому микросхема должна быть установлена на большом радиаторе, лучше всего для этого подойдёт радиатор от процессора компьютера, работающий в паре с вентилятором. Для того, чтобы вентилятор не вращался всё время зря, а включался только при нагреве радиатора, необходимо собрать небольшой датчик температуры.

Схема управления вентилятором

В его основе лежит NTC термистор, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры — при увеличении температуры сопротивление значительно уменьшается, и наоборот. Операционный усилитель выполняет роль компаратора, регистрируя изменение сопротивление термистора. При достижении порога срабатывания на выходе ОУ появляется напряжение, транзистор отпирается и запускает вентилятор, вместе с которым загорается светодиод. Подстроечный резистор служит для настройки порога срабатывания, его номинал стоит выбирать исходя из сопротивления термистора при комнатной температуре. Допустим, термистор имеет сопротивление 100 кОм, подстроечный резистор в этом случае должен иметь номинал примерно 150-200 кОм. Главное преимущество этой схемы – наличие гистерезиса, т.е. разницы между порогами включения и выключения вентилятора. Благодаря гистерезису не происходит частого включения-выключения вентилятора при температуре, близкой к пороговой. Термистор выводится на проводках непосредственно на радиатор и устанавливается в любое удобное место.

Схема защиты по току

Пожалуй, самая важная часть всего блока питания – защита по току. Работает она следующим образом: падение напряжение на шунте (резистор сопротивлением 0.1 Ом) усиливается до уровня 7-9 вольт и с помощью компаратора сравнивается с эталонным. Эталонное напряжение для сравнения задаётся четырьмя подстроечными резисторами в диапазоне от нуля до 12 вольт, вход операционного усилителя подключается к резисторам через галетный переключатель на 4 положения. Таким образом, меняя положение галетного переключателя мы можем выбирать из 4-х заранее установленных вариантов токов защиты. Например, можно установить следующие значения: 100 мА, 500 мА, 1,5 А, 3 А. При превышении тока, заданного галетным переключателем, сработает защита, напряжение перестанет поступать на выход и загорится светодиод. Для сброса защиты достаточно кратковременно нажать на кнопку, напряжение на выходе появится вновь. Пятый подстроечный резистор необходим для установки коэффициента усиления (чувствительности), его нужно установить так, чтобы при токе через шунт 1 Ампер напряжение на выходе ОУ было примерно 1-2 вольта. Резистор настройки гистерезиса срабатывания защиты отвечает за «чёткость» защёлкивания схемы, его нужно настраивать в том случае, если напряжение на выходе не пропадает полностью.Данная схема хороша тем, что имеет высокую скорость срабатывания, моментально включая защиту при превышении тока.

Блок индикации тока и напряжения

Большинство лабораторных блоков питания оснащено цифровыми вольтметрами и амперметрами, показывающими величины в виде цифр на табло. Такой вариант компактен и обеспечивает неплохую точность показаний, однако совершенно неудобен для восприятия. Именно поэтому для индикации решено использовать стрелочные головки, показания которых легко и приятно воспринимаются. В случае с вольтметром всё просто – он подключается к выходным клеммам блок питания через подстроечный резистор с сопротивлением примерно 1-2 МОм. Для правильной работы амперметра необходим усилитель шунта, схема которого показана ниже.

Подстроечный резистор необходим для настройки коэффициента усиления, в большинстве случаев его достаточно оставить в среднем положении (примерно 20-25 кОм). Стрелочная головка подключается через галетный переключатель, с помощью которого можно выбирать один из трёх подстроечных резисторов, с помощью которых задаётся ток максимального отклонения амперметра. Таким образом, амперметр может работать в трёх диапазонах – до 50 мА, до 500 мА, до 5А, это обеспечивает максимальную точность показаний при любом токе нагрузки.

Сборка платы блока питания

Плата печатная:

Теперь, когда все теоретические аспекты учтены, можно приступать к сборке электронной части конструкции. Все элементы блока питания – регулятор напряжения, датчик температуры радиатора, блок защиты, усилитель шунта для амперметра собираются на одной плате, размеры которой 100х70 мм. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса изготовления.

Силовые дорожки, по которым течёт ток нагрузки, желательно залудить толстым слоем припоя для уменьшения сопротивления. Сперва на плату устанавливаются мелкие детали.

После этого все остальные компоненты. Микросхему 78L12, питающую датчик температуры и кулер, необходимо установить на небольшой радиатор, место для которого предусмотрено на печатной плате. В последнюю очередь на плату запаиваются провода, на которых выводятся вентилятор, термистор, кнопка сброса защиты, галетные переключатели, светодиоды, микросхема LM338, вход и выход напряжения. Вход напряжения удобнее всего подключить через DC разъём, при этом необходимо учитывать, что он должен обеспечивать большой ток. Все силовые провода необходимо использовать соответствующего току сечения, желательно медные. Плюс выхода с печатной платы идёт к выходным клеммам не напрямую, а через тумблер с двумя группами контактов. Вторая группа при этом включает и выключает светодиод, показывающий, подаётся ли на клеммы напряжение.

Сборка корпуса

Корпус можно как найти готовый, так и собрать самостоятельно. Изготовить его можно, например, из фанеры и ДВП, как я и сделал. В первую очередь вырезается прямоугольная передняя панель, на которой будут установлены все органы управления.

Затем изготавливаются стенки и днище ящика, конструкция скрепляется воедино саморезами. Когда готов каркас, можно устанавливать внутрь всю электронику.

Органы управления, стрелочные головки, светодиоды устанавливаются на свои места в передней панели, плата укладывается внутри корпуса, радиатор с вентилятором крепятся на заднюю панель. Для крепления светодиодов используются специальные держатели. Выходные клеммы желательно продублировать, тем более что место позволяет. Размеры корпуса получились 290х200х120 мм, внутри корпуса остаётся ещё много свободного пространства, и туда может уместиться, например, трансформатор для питания всего аппарата.

Настройка

Несмотря на множество подстроечных резисторов, настройка блока питания довольно проста. Первых делом калибруем вольтметр, подключив к выходным клеммам внешний. Вращая подстроечный резистор, включенный последовательно со стрелочной головкой вольтметра добиваемся равенства показаний. Затем подключаем на выход какую-либо нагрузку с амперметром и калибруем усилитель шунта. Вращая каждый и трёх подстрочных резисторов добиваемся совпадений показаний на каждом из трёх диапазонов измерений амперметра – в моём случае это 50 мА, 500 мА и 5А. Далее устанавливаем необходимые токи защиты с помощью четырёх подстроечных резисторов. Сделать это несложно, учитывая, что штатный амперметр уже откалиброван и показывает точный ток. Плавно повышаем напряжение (при этом повышается и ток) и смотрим, при каком токе срабатывает защита. Затем вращаем каждый из резисторов, устанавливая четыре нужных тока защиты, между которыми можно переключаться с помощью галетного переключателя. Теперь осталось лишь установить нужный порог срабатывания датчика температуры радиатора – настройка закончена.

Смотрите видео

Недорогой и мощный блок питания своими руками

Делаем недорогой и мощный блок питания из старого компьютера.

Для работы понадобился блок питания на 12 вольт. Ток нужен в районе 5 ампер. Можно конечно приобрести блок питания для светодиодной ленты. Цена на него приличная. Мне нужен бюджетный вариант.

Бюджетный БП, это компьютерный. В нем имеются довольно мощные шины на 12, 5 и 3.3 вольта. Его и применим. Их полно продают на барахолках по 2$.

Комплектующие

блок питания компьютера;
держатели предохранителей;
тумблер;
клеммы;
светодиоды;
резисторы;
листовой пластик.

О комплектующих

Я взял блок питания на 350 ватт. По 12-ти вольтам он выдает 16 ампер. Мне нужно 5-6 ампер. Так как имеются еще мощные шины, найдем и им применение.

Держатели предохранителей из Китая. Понадобится три штуки.

Тумблер отечественный Т3, со старого оборудования.

Клеммы китайские. Нужны разного цвета, хотя для меня это не важно.

Светодиоды АЛ307, советские. Резисторы 0.125 ватт.

По размерам передней панели вырезал пластик.

Сборка

На пластике произвожу разметку.

Вырезаю все отверстия и окошко. Дублирую на корпусе все отверстия. Но тут видна неувязка. Панель переделал и оставил один светодиод.

Крышку покрасил.

Установил тумблер. Прикрутил клеммы и держатели предохранителей. Распаял провода, на держатели, соответственно напряжений. Минус распаиваю на клемму.

Выходы держателей соединяю вместе и распаиваю на плюсовую клемму. Так же распаял светодиод, индицирует включение блока.

Запитал светодиод от -5 вольт, через резистор 150 Ом.

Прикручиваю крышку. Так же забыл сказать, что покрасил лицевую панель.

Видео по сборке

Самодельный лабораторный блок питания: vladikoms — LiveJournal

Когда то у меня был советский источник питания Б5-47, он очень громко и противно пищал, грелся, периодически из него шел дым. Таким образом пользование сей девайсом более 5 минут причиняло просто невыносимые моральные страдания. Явно он был неисправен. Вскрытие показало что лучше его сразу выбросить и забыть. К тому же его интерфейс управления мне никогда не нравился, юзабельность тоже оставляла желать лучшего. Понятно, что без нормального БП жизнь скучна, решил быстренько сделать БП из того что было под рукой. В итоге изготовление данной конструкции по разным причинам затянулось аж на 2 года. Собственно вот результат:

Требования были следующие: регулируемое выходное напряжение до 30 В с регулируемым токоограничением до 5 А. Разумеется должна применяться цифровая индикация. Дизайн должен напоминать MASTECH HY3005D и им подобные. Единственное — мне никогда не нравилось что первый прибор показывает ток. Ну неправильно это — напряжение всегда первично, соответственно первый прибор должен показывать именно напряжение.

Первоначально проектировал схему на базе линейного стабилизатора К142ЕН2А, но в итоге отказался от этой идеи — низкий КПД, регулирующий силовой транзистор сильно грелся даже с учетом того что был предусмотрен переключатель отпаек на вторичной стороне трансформатора. Да и вообще всё как-то криво работало. Пришлось выпилить.

Второй вариант схемы разработал на базе легендарного ШИМ-контроллера TL494, который в разных вариациях встречается во многих компьютерных блоках питания. На этот раз всё получилось как надо.

Вкратце о конструкции:

Принципиальная схема (кликабельно)

Как уже говорил — девайс собрал из запчастей, большинство которых были в радиусе 5 метров от меня.

Понижающий трансформатор нашелся под столом, марки я его не знаю. Напряжение на вторичке около 40 В.
D1 — TL494, VD1 — диод шоттки и тороидальный дроссель L1 выпаял из неисправного компьютерного блока питания: диод шоттки используется в схеме выпрямления, он установлен на радиаторе возле импульсного трансформатора, тороидальный дроссель расположен рядом с ним.
LM358 — весьма хороший и распространенный операционный усилитель. Продаётся почти на каждом углу. Рекомендован к приобретению.
Шунт R12 — взял из какого-то старого связисткого оборудования: представляет собой 3 толстых изогнутых проволочки.

Резисторы R9, R10 используются для регулирования выходного напряжения (грубо, точно). Резисторы R3, R4 используются для регулирования токоограничения (грубо, точно).
При наладке БП подстроечным резистором R15 регулируется порог переключения светодиодной сигнализации. Еще возникли проблемы с интегральным стабилизатором 7805 — при входном напряжении около 40 В он начинал ужасно глючить — просаживал выходное напряжение, решил проблему установив по входу 1 Вт гасящий резистор R13.

Сам корпус взят от древнего самопишущего регистратора. Компоновка получилась следующей — в середине корпуса установлен силовой трансформатор, который вошел туда как родной, видимо они были созданы друг для друга. В передней части БП расположена электронная схема управления, органы управления и сигнализации. В задней части корпуса расположена вся силовая электроника. Таким образом трансформатор как бы делит БП на 2 части — слаботочную и силовую.

Передняя часть корпуса с откинутой лицевой крышкой. Цифровые измерительные приборы приехали из Китая, они заводского производства. Электронная схема управления состоит из 2 плат: плата регулятора напряжения — TL494 c обвязкой, и плата сигнализации — включает в себя микросхемы D3,D4. Почему не сделал на одной плате? Просто сигнализацию я делал несколько позже чем регулятор, и отдельно доводил её «до ума». Там тоже были свои заморочки.

Задняя часть корпуса. На общем радиаторе установлены диодный мост KBPC 3510, силовой транзистор КТ827А, дроссель L1, шунт R12. Всё это дело изнутри обдувается 12 сантиметровым вентилятором. В задней части корпуса установлены также предохранители, сглаживающие конденсаторы C1, C4 и маленький вспомогательный импульсный блок питания для работы вентилятора и цифровых измерительных приборов.

Конечно, можно было бы купить фирменный БП и не городить огород. Но иногда хочется самому поизобретать велосипед

Если кто-то задумает повторить конструкцию вот здесь выложил принципиальную схему в высоком разрешении и чертежи печатных плат в формате Sprint Layout.

Обновление 09.01.2019

По прошествии времени пользователи в комментариях поделились своими модификациями блоков питания. Рассмотрим подробнее предложенные варианты. Обсуждение всех конструкций по-прежнему доступно в комментариях

Модификация № 1

Предложена acxat_smr

Принципиальная схема

Драйвер полевика (точнее, двух параллельно — выравниванием токов занимаются сами полевики) запитан от отдельного источника 15в. У себя взял промагрегат 9-36в/15в TEN 12-2413. От него же запитаны кулеры.
TL494 запитана от отдельного источника 24 в.
Потенциометр вольтажа любой, замер тока с шунта амперметра. Трансформатор выдает 34 в, выпрямленного около 45.
Проблема мощности упиралась в дросселе. Если 5-амперник нормально шел, то 20 помучал.
Практическим путем нашел вариант два параллельно на кольцах от компового. 23 витка проводом 1,15мм.

Внешний вид конструкции

Модификация № 2

Предложена rond_60

Принципиальная схема

Недавно натолкнулся на эту статью про ЛБП на TL494. Загорелся желанием собрать БП по этой схеме, тем более уже давно валялся трансформатор от польского блока питания на 24в и 4а. Вторичка выдает 34в переменки, после моста с кондером 10000х63в — 42в. Собрал навесным монтажом по этой схеме, включил и сразу дым из 494-й. Все проверил, заменил микросхему, включаю — на холостом работает, на выходе напряжение пытается регулироваться, прикоснулся к 494 — горячая! Добавил номинал 4.7к резистору R1 — блок работает, но стоило подключить лампочку 24в 21вт, как взорвалась микросхема в районе 9, 10 ножки. Отмотал с вторичной обмотки транс-ра несколько витков (снизил напряжение на 4 вольта) и все равно горят микросхемы. Питание на 8,11,12 ноги подавал 12в с другого БП, мотал дроссель разным по диаметру проводом и количеством витков — толку нет (сжег 6 микрух). У меня есть кой — какой опыт по переделке компьютерных блоков в зарядные устройства и регулируемые блоки питания на основе TL494 и ее аналогах. Начал собирать обвязку ШИМа по схемам к комповым БП. Изменил управление силовым транзистором, подал питание на ШИМ от отдельного источника на 12в (переделал зарядку от сотового телефона) и все — блок заработал! Пару дней настраивал на регулировки и свист дросселя (оссцила нет) теперь надо отлутить плату управления и можно собирать в корпус.

Сегодня настраивал свой БП. Спасибо большое shc68 за подсказку проверять пульсации на выходе динамиком если нет осциллографа. При малой нагрузке (лампочка 12в, 21вт) из динамика слышался гул и вой когда крутил регулятор тока. Устранил это безобразие установкой дополнительных конденсаторов (на схеме обведено красным цветом).
Как рекомендовал shc68 конденсатор С15 действительно жизненно важный. Еще с помощью динамика определил бракованный потенциометр на регулировку тока. При его вращении из динамика слышался шорох и треск. После его замены и установки доп. конденсаторов из динамика тишина (чуть слышное шипение) при разной нагрузке на выходе БП.
Делал тест на нагрев деталей блока. При такой нагрузке в течении 1.5 часов только транзистор грелся (трогал пальцем его корпус), а радиатор, где он установлен, чуть теплый (обдувается вентилятором). Дроссель — холодный, трансформатор тоже.

Внешний вид конструкции

Модификация № 3

Предложена andrej_l

За основу была взята схема с полевиком https://ic.pics.livejournal.com/rond_60/78751049/3328/3328_original.jpg
При отладке появились проблемы с управлением полевика через трансформатор. На небольших токах нагрузки он работал, при увеличении более 2 ампер происходил срыв и падение тока (при скважности ШИМ > 30%). Пришлось убрать трансформатор и вместо него поставить оптодрайвер ACPL3180 с питанием от отдельной обмотки трансформатора.
Сделал 2 независимых канала с регулировкой напряжения до 30V и ограничения тока до 10A. Второй канал запустился сразу, только пришлось подстроить максимальные значения напряжения и тока. Регулировочные резисторы — 10 оборотные
https://ru.aliexpress.com/item/Free-Shipping-3590S-2-103L-3590S-10K-ohm-Precision-Multiturn-Potentiometer-10-Ring-Adjustable-Resistor/32673624883.html?spm=a2g0s.11045068.rcmd404.3.de3456a4CSwuV3&pvid=b572f0cb-2d84-4353-a657-a28824b99672&gps-id=detail404&scm=1007.16891.96945.0&scm-url=1007.16891.96945.0&scm_id=1007.16891.96945.0
В качестве V-A метра применён китайский модуль
https://ru.aliexpress.com/item/DC-100-10A-50A-100A/32834619911.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.466b33edLWGUwZ с доработкой, достигнута точность показаний 2% при больших токах и 10 мА при токах до 1А.
Радиатор на транзисторе и диоде один от компьютерного блока питания. При нагрузке на лампу 15V 150W он нагревается до 80 градусов (больше греется диод). Настроил включение вентилятора охлаждения на 50 град. (один на 2 канала)
Окончательная схема одного канала

Rшунт 0,0015 Ом — Это встроенный шунт прибора, к нему добавляются сопротивление проводов от индикатора до клемм XS104 и «-«, при большом токе они оказывают значительное влияние. Провод 1,5 кв.мм
Настройка:
1 Запускаем задающий генератор на TL494 и драйвер с отключенным затвором VT101. На выходе драйвера будет ШИМ около 90%. Настраиваем частоту TL в пределах 80 — 100 кГц подбирая R107
2 Подключаем затвор транзистора (для подстраховки питание +45 подаём через токоограничивающий балласт, я брал 2 лампы 24V 150W последовательно) и смотрим выход БП. Подключаем небольшую нагрузку (я брал 100 Ом). Если напряжение на выходе регулируется то устанавливаем максимальное значение выхода с помощью R122.
3 Убираем токоограничивающий балласт, нагружаем выход сильнотоковой нагрузкой (я брал лампу 15V 150W) и настраиваем максимальный ток в нагрузке: R106 постепенно выводим в нижнее по схеме положение, подбираем R104 и R105 добиваясь срабатывания защиты по току (у меня ограничение по току 10А). При сработке токовой защиты регулировка напряжения с помощью R101 в большую сторону не приводит к его росту на выходе.
4 Узел индикации на операционнике и светодиодах не нуждается в настройке (его единственный недостаток — небольшая подсветка красного светодиода когда горит зелёный, можно исправить включив последовательно с красным обычный диод.
5 настраиваем Р101 на нужную температуру срабатывания вентилятора нагрузив блок питания на приличную нагрузку измеряя температуру диода и транзистора на радиаторе.

Внешний вид:

Осциллограммы

Блок питания 1,5в, 3,3в, 5в, 12в, 24в, самому собрать из подручных деталей мощный блок. Схемы блоков питания. Сборка простого блока питания.

Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения.
Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории.
Блок питания 12в

Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений.
Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник …
Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания …
Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок ….
-Монтажная плата.
-Четыре диода 1N4001, или подобные. Мост диодный.
-Стабилизатор напряжения LM7812.
-Маломощный понижающий трансформатор на 220 в, вторичная обмотка должна иметь 14В — 35В переменного напряжения, с током нагрузки от 100 мА до 1А, в зависимости от того какую мощность необходимо получить на выходе.
-Электролитический конденсатор емкостью 1000мкФ — 4700мкФ.
-Конденсатор емкостью 1uF.
-Два конденсатора емкостью 100nF.
-Обрезки монтажного провода.
-Радиатор, при необходимости.
Если необходимо получить максимальную мощность от источника питания, для этого необходимо подготовить соответствующий трансформатор, диоды и радиатор для микросхемы.
Шаг 2: Инструменты ….
Для изготовления блока необходимы инструменты для монтажа:
-Паяльник или паяльная станция
-Кусачки
-Монтажный пинцет
-Кусачки для зачистки проводов
-Устройство для отсоса припоя.
-Отвертка.
И другие инструменты, которые могут оказаться полезными.
Шаг 3: Схема и другие …

Для получения 5 вольтового стабилизированного питания, можно заменить стабилизатор LM7812 на LM7805.
Для увеличения нагрузочной способности более 0,5 ампер, понадобится радиатор для микросхемы, в противном случае он выйдет из строя от перегрева.
Однако, если необходимо получить несколько сотен миллиампер (менее, чем 500 мА) от источника, то можно обойтись без радиатора, нагрев будет незначительным.
Кроме того, в схему добавлен светодиод, чтобы визуально убедиться, что блок питания работает, но можно обойтись и без него.

Блок питания 12в 30а

Схема блока питания 12в 30А.
При применении одного стабилизатора 7812 в качестве регулятора напряжения и нескольких мощных транзисторов, данный блок питания способен обеспечить выходной ток нагрузки до 30 ампер.
Пожалуй, самой дорогой деталью этой схемы является силовой понижающий трансформатор. Напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть на несколько вольт больше, чем стабилизированное напряжение 12в, чтобы обеспечить работу микросхемы. Необходимо иметь в виду, что не стоит стремиться к большей разнице между входным и выходным значением напряжения, так как при таком токе теплоотводящий радиатор выходных транзисторов значительно увеличивается в размерах.
В трансформаторной схеме применяемые диоды должны быть рассчитаны на большой максимальный прямой ток, примерно 100А. Через микросхему 7812 протекающий максимальный ток в схеме не составит больше 1А.
Шесть составных транзисторов Дарлингтона типа TIP2955 включенных параллельно, обеспечивают нагрузочный ток 30А (каждый транзистор рассчитан на ток 5А), такой большой ток требует и соответствующего размера радиатора, каждый транзистор пропускает через себя одну шестую часть тока нагрузки.
Для охлаждения радиатора можно применить небольшой вентилятор.
Проверка блока питания
При первом включении не рекомендуется подключать нагрузку. Проверяем работоспособность схемы: подсоединяем вольтметр к выходным клеммам и измеряем величину напряжения, оно должно составлять 12 вольт, или значение очень близко к нему. Далее подключаем нагрузочный резистор 100 Ом, мощностью рассеивания 3 Вт, или подобную нагрузку — типа лампы накаливания от автомобиля. При этом показание вольтметра не должно изменяться. Если на выходе отсутствует напряжение 12 вольт, отключите питание и проверьте правильность монтажа и исправность элементов.
Перед монтажом проверьте исправность силовых транзисторов, так как при пробитом транзисторе напряжение с выпрямителя прямиком попадает на выход схемы. Чтобы избежать этого, проверьте на короткое замыкание силовые транзисторы, для этого измерьте мультиметром по раздельности сопротивление между коллектором и эмиттером транзисторов. Эту проверку необходимо провести до монтажа их в схему.

Блок питания 3 — 24в

Схема блока питания выдает регулируемое напряжение в диапазоне от 3 до 25 вольт, при токе максимальной нагрузки до 2А, если уменьшить токоограничительный резистор 0,3 ом, ток может быть увеличен до 3 ампер и более.
Транзисторы 2N3055 и 2N3053 устанавливаются на соответствующие радиаторы, мощность ограничительного резистора должно быть не менее 3 Вт. Регулировка напряжения контролируется ОУ LM1558 или 1458. При использовании ОУ 1458 необходимо заменить элементы стабилизатора, подающие напряжение с вывода 8 на 3 ОУ с делителя на резисторах номиналом 5.1 K.
Максимальное постоянное напряжение для питания ОУ 1458 и 1558 36 В и 44 В соответственно. Силовой трансформатор должен выдавать напряжение, как минимум на 4 вольт больше, чем стабилизированное выходное напряжение. Силовой трансформатор в схеме имеет на выходе напряжение 25.2 вольт переменного тока с отводом посредине. При переключении обмоток выходное напряжение уменьшается до 15 вольт.

Схема блока питания на 1,5 в

Схема блока питания для получения напряжения 1,5 вольта, используется понижающий трансформатор, мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром и микросхема LM317.

Схема регулируемого блока питания от 1,5 до 12,5 в

Схема блока питания с регулировкой выходного напряжения для получения напряжения от 1,5 вольта до 12,5 вольт, в качестве регулирующего элемента применяется микросхема LM317. Ее необходимо установить на радиатор, на изолирующей прокладке для исключения замыкания на корпус.

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением напряжением 5 вольт или 12 вольт. В качестве активного элемента применяется микросхема LM 7805, LM7812 она устанавливается на радиатор для охлаждения нагрева корпуса. Выбор трансформатора приведен слева на табличке. По аналогии можно выполнить блок питания и на другие выходные напряжения.

Схема блока питания мощностью 20 Ватт с защитой

Схема предназначена для небольшого трансивера самодельного изготовления, автор DL6GL. При разработке блока ставилась задача иметь КПД не менее 50%, напряжение питания номинальное 13,8V, максимум 15V, на ток нагрузки 2,7а.
По какой схеме: импульсный источник питания или линейный?
Импульсные блоки питания получается малогабаритный и кпд хороший, но неизвестно как поведет себя в критической ситуации, броски выходного напряжения …
Несмотря на недостатки выбрана схема линейного регулирования: достаточно объемный трансформатор, не высокий КПД, необходимо охлаждение и пр.
Применены детали от самодельного блока питания 1980-х годов: радиатор с двумя 2N3055. Не хватало еще только µA723/LM723-регулятор напряжения и несколько мелких деталей.
Регулятор напряжения напряжения собран на микросхеме µA723/LM723 в стандартная включении. Выходные транзисторы Т2, Т3 типа 2N3055 для охлаждения устанавливаются на радиаторы. При помощи потенциометра R1 устанавливается выходное напряжение в пределах 12-15V. При помощи переменного резистора R2 устанавливается максимальное падение напряжение на резисторе R7, которое составляет 0,7В (между контактами 2 и 3 микросхемы).
Для блока питания применяется тороидальный трансформатор (может быть любой по вашему усмотрению).
На микросхеме MC3423 собрана схема срабатывающая при превышении напряжения (выбросах) на выходе блока питания, регулировкой R3 выставляется порог срабатывания напряжения на ножке 2 с делителя R3/R8/R9 (2,6V опорное напряжение), с выхода 8 подается напряжение открывающее тиристор BT145, вызывающее короткое замыкание приводящее к срабатыванию предохранителя 6,3а.

Для подготовки блока питания к эксплуатации (предохранитель 6,3а пока не участвует) выставить выходное напряжение например, 12.0В. Нагрузите блок нагрузкой, для этого можно подключить галогенную лампу 12В/20W. R2 настройте, что бы падение напряжение было 0,7В (ток должен быть в пределах 3,8А 0,7=0,185Ωх3,8).
Настраиваем срабатывание защиты от перенапряжения, для этого плавно выставляем выходное напряжение 16В и регулируем R3 на срабатывание защиты. Далее выставляем выходное напряжение в норму и устанавливаем предохранитель (до этого ставили перемычку).
Описанный блок питания можно реконструировать для более мощных нагрузок, для этого установите более мощный трансформатор, дополнительно транзисторы, элементы обвязки, выпрямитель по своему усмотрению.

Самодельный блок питания на 3.3v

Если необходим мощный блок питания, на 3,3 вольта, то его можно изготовить, переделав старый блок питания от пк или используя выше приведенные схемы. К примеру, в схема блока питания на 1,5 в заменить резистор 47 ом большего номинала, или поставить для удобства потенциометр, отрегулировав на нужное напряжение.

Трансформаторный блок питания на КТ808

У многих радиолюбителей остались старые советские радиодетали, которые валяются без дела, но которые можно с успехом применить и они верой и правдой вам долго будут служить, одна из известных схем UA1ZH, которая гуляет по просторам интернета. Много копий и стрел сломано на форумах при обсуждении, что лучше полевой транзистор или обычный кремниевый или германиевый, какую температуру нагрева кристалла они выдержат и кто из них надежнее?
У каждой стороны свои доводы, ну а вы можете достать детали и смастерить еще один несложный и надежный блок питания. Схема очень простая, защищена от перегрузки по току и при параллельном включении трех КТ808 может выдать ток 20А, у автора использовался такой блок при 7 параллельных транзисторов и отдавал в нагрузку 50А, при этом емкость конденсатора фильтра была 120 000 мкф, напряжение вторичной обмотки 19в. Необходимо учитывать, что контакты реле должны коммутировать такой большой ток.

При условии правильного монтажа, просадка выходного напряжения не превышает 0.1 вольта

Блок питания на 1000в, 2000в, 3000в

Если нам необходимо иметь источник постоянного напряжения на высокое напряжение для питания лампы выходного каскада передатчика, что для этого применить? В интернете имеется много различных схем блоков питания на 600в, 1000в, 2000в, 3000в.
Первое: на высокое напряжение используют схемы с трансформаторов как на одну фазу, так и на три фазы (если имеется в доме источник трехфазного напряжения).
Второе: для уменьшения габаритов и веса используют бестрансформаторную схему питания, непосредственно сеть 220 вольт с умножением напряжения. Самый большой недостаток этой схемы — отсутствует гальваническая развязка между сетью и нагрузкой, как выход подключают данный источник напряжения соблюдая фазу и ноль.

В схеме имеется повышающий анодный трансформатор Т1 (на нужную мощность, к примеру 2500 ВА, 2400В, ток 0,8 А ) и понижающий накальный трансформатор Т2 — ТН-46, ТН-36 и др. Для исключения бросков по току при включении и защите диодов при заряде конденсаторов, применяется включение через гасящие резисторы R21 и R22.
Диоды в высоковольтной цепи зашунтированы резисторами с целью равномерного распределения Uобр. Расчет номинала по формуле R(Ом)=PIVх500. С1-С20 для устранения белого шума и уменьшения импульсных перенапряжений. В качестве диодов можно использовать и мосты типа KBU-810 соединив их по указанной схеме и, соответственно, взяв нужное количество не забывая про шунтирование.
R23-R26 для разряда конденсаторов после отключения сети. Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных конденсаторах параллельно ставятся выравнивающие резисторы, которые рассчитываются из соотношения на каждые 1 вольт приходится 100 ом, но при высоком напряжении резисторы получаются достаточно большой мощности и здесь приходится лавировать, учитывая при этом, что напряжение холостого хода больше на 1,41.

Еще по теме

Трансформаторный блок питания 13,8 вольта 25 а для КВ трансивера своими руками.
Трансформаторный блок питания
Ремонт и доработка китайского блока питания для питания адаптера.
Доработка блока питания

Схемы блоков питания

Схемы. Самодельный блок питания на 1,5 вольта, 3 вольта, 5 вольт, 9 вольт, 12 вольт, 24 вольта. Стабилизатор 7812, 7805

от простейшего до мощного с легкой регулировкой

Все мастера, занимающиеся ремонтом электронной аппаратуры, знают о важности наличия лабораторного блока питания, с помощью которого можно получать различные значения напряжения и тока для использования при зарядке устройств, питании, тестировании схем и т. д. В продаже имеется много разновидностей таких аппаратов, но опытным радиолюбителям вполне по силам изготовить лабораторный блок питания своими руками. Использовать для этого можно бывшие в употреблении детали и корпуса, дополнив их новыми элементами.

Самостоятельная сборка БП

Простое устройство

Самый простой блок питания состоит всего из нескольких элементов. Начинающим радиолюбителям будет несложно разработать и собрать эти легкие схемы. Главный принцип – создать выпрямительную схему для получения постоянного тока. При этом уровень напряжения на выходе меняться не будет, он зависит от коэффициента трансформации.

Часть схемы простейшего БП без трансформатора

Основные компоненты для схемы простого блока питания:

Понижающий трансформатор;
Выпрямительные диоды. Можно включить их по схеме моста и получить полноволновое выпрямление либо использовать полуволновое устройство с одним диодом;
Конденсатор для сглаживания пульсаций. Выбирается электролитический тип емкостью 470-1000 мкФ;
Проводники для монтажа схемы. Их поперечное сечение определяется величиной нагрузочного тока.

Для конструирования 12-вольтового БП нужен трансформатор, который понижал бы напряжение с 220 до 16 В, так как после выпрямителя напряжение немного уменьшается. Такие трансформаторы можно найти в бывших в употреблении компьютерных блоках питания или приобрести новые. Можно встретить рекомендации о самостоятельной перемотке трансформаторов, но на первых порах лучше обойтись без этого.

Диоды подойдут кремниевые. Для устройств небольших по мощности есть в продаже уже готовые мосты. Важно их правильно подсоединить.

Это основная часть схемы, пока еще не совсем готовая к использованию. Надо поставить дополнительно после диодного моста стабилитрон для получения лучшего выходного сигнала.

Схема БП со стабилитроном

Получившееся устройство является обычным блоком питания без дополнительных функций и способно поддерживать небольшие нагрузочные токи, до 1 А. При этом возрастание тока может повредить компоненты схемы.

Чтобы получить мощный блок питания, достаточно в этой же конструкции установить один или более усилительных каскадов на транзисторных элементах TIP2955.

Важно! Для обеспечения температурного режима схемы на мощных транзисторах необходимо предусмотреть охлаждение: радиаторное или вентиляционное.

Регулируемый блок питания

Блоки питания с регулировкой по напряжению помогут решать более сложные задачи. Имеющиеся в продаже устройства различаются по параметрам регулирования, показателям мощности и др. и подбираются с учетом планируемого использования.

Простой регулируемый блок питания собирается по примерной схеме, представленной на рисунке.

Схема регулируемого БП

Первая часть схемы с трансформатором, диодным мостом и сглаживающим конденсатором похожа на схему обычного БП без регулирования. В качестве трансформатора также можно использовать аппарат из старого блока питания, главное, чтобы он соответствовал выбранным параметрам по напряжению. Этот показатель для вторичной обмотки ограничивает регулирующий предел.

Как работает схема:

Выпрямленное напряжение выходит к стабилитрону, который определяет максимальную величину U (можно взять на 15 В). Ограниченные параметры этих деталей по току требуют установки в схему транзисторного усилительного каскада;
Резистор R2 является переменным. Меняя его сопротивление, можно получить разные величины выходного напряжения;
Если регулировать также ток, то второй резистор устанавливается после транзисторного каскада. В данной схеме его нет.

Если требуется другой диапазон регулирования, надо установить трансформатор с соответствующими характеристиками, что потребует также включения другого стабилитрона и т. д. Для транзистора необходимо радиаторное охлаждение.

Измерительные приборы для простейшего регулируемого блока питания подойдут любые: аналоговые и цифровые.

Соорудив регулируемый блок питания своими руками, можно применять его для устройств, рассчитанных на различные значения рабочего и зарядного напряжения.

Двухполярный блок питания

Устройство двуполярного блока питания более сложное. Заниматься его конструированием могут опытные электронщики. В отличие от однополярных, такие БП на выходе обеспечивают напряжение со знаком «плюс» и «минус», что необходимо при питании усилителей.

Схема двухполярного блока питания

Хотя изображенная на рисунке схема является простой, ее исполнение потребует определенных навыков и знаний:

Потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на две половины;
Одними из главных элементов служат интегральные транзисторные стабилизаторы: КР142ЕН12А – для прямого напряжения; КР142ЕН18А – для обратного;
Для выпрямления напряжения используется диодный мост, можно его собрать на отдельных элементах или применить готовую сборку;
Резисторы с переменным сопротивлением участвуют в регулировании напряжения;
Для транзисторных элементов обязательно монтировать радиаторы охлаждения.

Двухполярный лабораторный блок питания потребует установки также контролирующих приборов. Сборка корпуса производится в зависимости от габаритов устройства.

Защита блока питания

Самый простой метод защиты БП – установка предохранителей с плавкими вставками. Есть предохранители с самостоятельным восстановлением, не требующие замены после перегорания (их ресурс ограничен). Но они не обеспечивают полноценной гарантии. Зачастую происходит повреждение транзистора до перегорания предохранителя. Радиолюбители разработали различные схемы с применением тиристоров и симисторов. Варианты можно найти в сети.

Советы по оформлению корпуса

Для изготовления кожуха устройства каждый мастер использует доступные ему способы. При достаточном везении можно найти готовое вместилище для прибора, но все равно придется менять конструкцию фронтальной стенки, чтобы поместить туда контролирующие приборы и регулирующие ручки.

Самодельный БП

Некоторые идеи для изготовления:

Измерить габариты всех компонентов и вырезать стенки из алюминиевых листов. На фронтальной поверхности нанести разметку и проделать необходимые отверстия;
Скрепить конструкцию уголком;
Нижнее основание БП с мощными трансформаторами должно быть усилено;
Для внешней обработки прогрунтовать поверхность, покрасить и закрепить лаком;
Схемные компоненты надежно изолируются от внешних стенок во избежание появления напряжения на корпусе при пробое. Для этого возможно проклеить стенки изнутри изолирующим материалом: толстым картоном, пластиком и т. д.

Многие устройства, особенно большой мощности, требуют установки охлаждающего вентилятора. Его можно сделать с функционированием в постоянном режиме либо изготовить схему автоматического включения и выключения по достижении заданных параметров.

Схема реализуется установкой термодатчика и микросхемы, обеспечивающей управление. Чтобы охлаждение было эффективным, необходим свободный доступ воздуха. Значит, задняя панель, около которой монтируют кулер и радиаторы, должна иметь отверстия.

Важно! Во время сборки и ремонта электротехнических устройств надо помнить об опасности поражения электрическим током. Конденсаторы, находившиеся под напряжением, разряжать обязательно.

Собрать качественный и надежный лабораторный блок питания своими руками возможно, если использовать исправные компоненты, четко просчитывать их параметры, пользоваться проверенными схемами и необходимыми приборами.

Видео

Оцените статью:

Регулируемый блок питания своими руками

После мультиметра переменный источник питания (также называемый регулируемым блоком питания или лабораторным БП) является одним из самых полезных элементов оборудования, которое необходимо иметь в своей мастерской. Выходное напряжение блоков питания может регулироваться в широком диапазоне от менее 1 вольта до более чем 30 В, в зависимости от того как и по какой схеме он собран.

Регулируемые источники питания используются для питания радиосхем, которые ремонтируем или собираем. При разработке или тестировании устройств возобновляемой энергии можно использовать такой БП для имитации зарядки или разрядки аккумулятора, для настройки контроллера и нагрузки.

Вы можете конечно купить блок питания в магазинах электроники, но лучше построить свой собственный. Так вы чётко будете знать его работу, устройство, а при необходимости (это неизбежно в будущем) почините или улучшите.

Далее рассмотрим две схемы регулируемого блока питания. Обе используют детали, которые элементарно найти в местном магазине электронных компонентов.

Регулируемый блок питания на LM317

Схема блока питания на LM317 с регулировкой

Первая схема это регулятор напряжения на основе LM317. Микросхема LM317 может выдавать до 1,5 А, имеет защиту от короткого замыкания и перегрева. Максимальное входное напряжение составляет 40 вольт постоянного тока, и оно изменяется на выходе до 1,2 вольт. Конечно LM317 следует установить на радиатор (если нагрузка планируется мощная — то большой).

Регулируемый блок питания на LM723

Схема блока питания на LM723 с регулировкой

Также можете собрать схему для более совершенного и мощного регулируемого источника питания, используя микросхему LM723. Помимо регулируемого выходного напряжения, эта схема включает в себя регулируемый предел тока — вы можете ограничить ток, протекающий через тестируемую цепь, тем самым защищая источник питания от короткого замыкания. Параллельно стоящие 4 силовых транзистора увеличивают максимальный ток до 10 ампер (а это уже возможность зарядить авто аккумулятор, обычно средним током 5 А). Силовые транзисторы должны быть установлены на хороший радиатор.

Источник напряжения стабилизатора

Обе схемы стабилизаторов требуют источника питания постоянного тока (то есть подачу на них напряжения), и это напряжение должно быть как минимум на 3 В выше максимального напряжения, которое надо получить от регулируемого блока питания. Поэтому если планируется собрать источник питания, который можно регулировать от 1,2 до 12 вольт, понадобится на входе БП на 15 вольт или более (максимум до 40 вольт, иначе микросхемы сгорят от перегруза).

Схема блока питания постоянного напряжения

Традиционно используют сетевой трансформатор для преобразования сетевого напряжения 220 В до 15 В переменного тока. Затем используем мостовой выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный, а затем несколько фильтрующих конденсаторов для сглаживания пульсаций до чистого постоянного тока. Естественно нужен предохранитель для сетевой стороны.

Но не обязательно брать трансформатор, у большинства есть немало осиротевших импульсных БП которые больше не используются. Эти источники питания в основном от нерабочих мониторов или ноутбуков. У них выходное напряжение 20 В и максимальный ток 4,5 А. А этого более чем достаточно для самодельного переменного источника питания. Использование такого позволит после стабилизатора получать от 1,2 до 17 вольт.

Вы также можете подключить более одного источника питания последовательно для более высокого напряжения, например, два 12-вольтовых последовательно соединённые дадут напряжение 24 В, но максимальный ток будет таким, как в блоке питания с наименьшим номиналом мощности.

Прекрасной идеей будет добавить вольтметр и амперметр в самодельный лабораторный блок питания, тем более в магазинах полно готовых цифровых модулей светодиодных А/В-метров, поэтому делать его самому нет смысла. А если не хотите покупать готовый — ставьте обычные стрелочные индикаторы, как на фото.

Создайте простой источник питания постоянного тока

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

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

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

Теория:

Вход переменного тока

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

Простой график, показывающий мощность переменного тока. Вин Маршалл

Исправление

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

График мощности переменного тока после отключения выпрямителя. Vin Marshall

Сглаживание

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

График мощности переменного тока при сглаживании конденсатором. Вин Маршалл

Регламент

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

На этом графике мощности постоянного тока нет провалов. Vin Marshall

Что вам понадобится

Для создания этого конкретного блока питания вам потребуется следующее:

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

Инструкции

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

Полная схема блока питания. Vin Marshall

Готовый продукт выглядит так:

Внутри блока питания. Vin Marshall

Регулируемые блоки питания Очень важная часть любого аудиопроекта. Статья Gray Rollins

Лето 2010

Регулируемые блоки питания
Очень важная часть каждого аудиопроекта.
Статья Грей Роллинза

Уровень сложности

P цвет поставки — нелюбимые пасынки искусства электроники DIY.Хотя аудиофилы вполне могут доработать существующие блоки питания. обычно путем добавления емкости идея создания мощности поставка с нуля — не самое интересное для большинства людей. Посмотри правде в глаза, никто проникает в звуковую электронику для создания источников питания. Они фантазируют о построении схемотехники усиления; блок питания неприятная обязанность, похожая на необходимость есть овощи перед тем, как есть десерт. Тем не менее, блоки питания имеют решающее значение, и они плохо работают. выполненный один может испортить производительность в остальном прекрасной цепи.

Итак, с чего начать?
Самый очевидный параметр — это напряжение. Если блок питания не обеспечивает нужное напряжение, цепь не будет работают должным образом и даже могут полностью выйти из строя, если напряжение превышает допустимое. рейтинги компонентов. Второе, о чем следует помнить, — это текущие требования к схеме. Если в цепи не хватает текущего, будут всевозможные временные проблемы, которые будут убедить вас, что ваш контур одержим злыми демонами.Звуки достаточно просто. Если все, что вам нужно сделать, это обеспечить достаточный ток в определенное напряжение, тогда, конечно, это не может быть слишком сложно.

Может быть, а может и нет. Как всегда, дьявол в подробности. Напряжение, которое отлично себя ведет, когда вы сидите на скамейке тестирование схемы, может провисать, если все в вашем блоке запускают свой воздух кондиционирование в жаркий день. Ваши якобы безобидные линии электропередач могут принести во всевозможных радиочастотах, диммерах и прочем вещи могут сбросить жужжащий постоянный ток в ваш якобы чистый переменный ток.

Есть целые книги, посвященные проектированию блоков питания, и вы можете провести недели, погружаясь во всевозможные загадочные вещи, которые не обязательно имеют отношение к аудиосистеме. К сожалению, книги Эта крышка аудио источника питания практически отсутствует. Обычно лучшее, что вы можете найти, — это одна глава в конце книги о усилители, и в этой главе рассматриваются только основные конденсаторные фильтры. питания, как в усилителях мощности.Давайте использовать это как отправной точкой, а затем постепенно улучшайте производительность.

Я предполагаю, что вы знакомы с основы. На трансформатор подается переменный ток, который напряжение вниз (или вверх, в случае лампового редуктора) до чего-то большего соответствует потребностям схемы усиления. Это напряжение затем подается на диодный мост, который выпрямляет переменный ток, превращая его в импульсы постоянного тока.Затем импульсный постоянный ток подается на конденсатор, который сглаживает импульсы, теоретически оставляя чистый постоянный ток, который вы можете используйте для запуска вашей схемы. На схеме № 1 показан блок питания этого Сортировать.

Нажмите здесь, чтобы скачать схемы.

К сожалению для любителей электроники своими руками, даже эта базовая топология приводит к вопросам, на которые трудно ответить. Насколько большим должен быть трансформатор? Какие диоды использовать? Насколько хватит емкости? И множество других мелких деталей они возникают, когда вы действительно готовы начать покупать запчасти.

Начните с рассмотрения схемы, которую вы собираетесь построить. обратите внимание на требования к напряжению шины. В качестве примера воспользуемся Проект Difference Engine, опубликованный в прошлом году. Эта схема указана рельсы + 20Vdc. Предполагая конденсаторный фильтр на источнике питания, переменный ток, требуемый от трансформатора, будет 0,7 * 20 В = 14 В переменного тока. Для тех, кто хочет быть разборчивым, 0,7 на самом деле составляет 0,707 (обратное квадратного корня из 2), но в реальном мире 0.007 затоплен другие переменные, поэтому 0.7 вполне подойдет. Одна из переменных, которая должна быть учитывается падение напряжения на диодах, которое находится на порядка 0,6 В. Добавьте это, и вы будете искать двойной 14,6 В вторичный трансформатор. Не сводите себя с ума, пытаясь найти трансформатор с дробными напряжениями на вторичных обмотках просто круглый выключите его на 15В и будьте счастливы. Обратите внимание, что на практике многие трансформаторы на самом деле выдают немного более высокое напряжение, чем спецификации указывают.Они делают это специально. Когда трансформатор под нагрузкой напряжение имеет тенденцию немного проседать, поэтому перенапряжение компенсирует эту потерю во вторичных обмотках.

Какой ток нужен трансформатору, чтобы доставлять? В круглых цифрах разностная машина что-то рисует. порядка 100 мА на канал. Я бы посоветовал купить трансформатор оценивается как минимум в два раза больше, а лучше в три раза. Больше не будет обидно, и любопытный факт, который бесконечно раздражает педантичных людей, что слишком большой трансформатор может улучшить звук.Почему? Поскольку вторичная обмотка с более высоким током намотана проводом большего сечения, что, в свою очередь, снижает сопротивление вторичной обмотки постоянному току, что снижает сопротивление относительно земли на небольшую величину, что делает источник питания лучший источник напряжения. Это одна из тех вещей, которых нет в учебников, потому что это неприменимо, если вы разрабатываете что-то вроде микроволновая печь. Цены на трансформаторы быстро растут, поэтому может не стоить дополнительные расходы для вас.Это просто уловка, которую нужно держать в секрете разум.

После трансформатора идет диодный мост. В Теоретически можно обойтись одним диодом, но для аудио это будет делать вещи излишне трудными, поэтому мы предположим, что использование мост. Диодные мосты доступны в отдельных упаковках, но они различаются широко по характеристикам, и было бы утомительно пытаться охватить все перестановки здесь. Это не должно помешать вам использовать его, если вы хотеть; просто чтобы это не превратилось в книгу.Если вы построите мост с использованием дискретных частей, выбор по умолчанию — серия 1N400x диоды, где x — это цифра от 1 до 7, показывающая, какое напряжение диод выдерживает. Учитывая, что нет значительных затрат разница между 1N4001 и 1N4007, тратите деньги и идите с 1N4007 с рейтингом 1000 PIV. PIV расшифровывается как Peak Inverse Volts. мера того, какое напряжение может удерживать деталь, когда напряжение пытается течь «в обратном направлении».»Очевидно, что для относительно низкой цепь напряжения, как у Difference Engine, 1000 вольт — это перебор, но если нет штрафа, почему бы и нет? Все диоды 1N400x рассчитаны на 1A, что позволяет избежать вопросов о текущей емкости для Difference Engineindeed почти для всех схем предусилителя. Вы должны хотите изучить более производительную часть, я бы посоветовал изучить диоды быстрого / мягкого восстановления. Диоды включаются и выключаются в зависимости от того, они проводят или нет, а быстрые / мягкие диоды переключаются больше изящнее, чем обычный сорт.Как и следовало ожидать, они также стоят дороже, но рост цены не так уж и плох.

Следующий пункт повестки дня — емкость. Это другая область, где звуковые схемы и ответы учебников расходятся. если ты прочтите об источниках питания, вы быстро найдете формулы, которые подскажут вам какую емкость использовать в зависимости от того, сколько пульсаций источника питания вы готовы терпеть. Но источник питания — это нечто большее, чем просто отфильтровывая импульсы постоянного тока, исходящие от диодов.Аудио сигнал обычно накладывается на напряжение шины, и он нужно место, чтобы он не модулировал рельс и не создавал проблем в активная схема. Куда ему нужно идти, так это на землю, и его путь через конденсаторы блока питания. Чем больше конденсатор, тем ниже импеданс, который видит аудиосигнал, и тем легче он находит свой путь К земле, приземляться. Педанты также регулярно упускают из виду, что больше Емкость означает более низкую точку спада, что означает, что более низкая частоты шунтируются на землю.Итак, в то время как тысяча микрофарад емкость может удовлетворить ваши требования к пульсации в соответствии с формулы, использование большего количества будет звучать лучше. Имея это в виду, давайте бросим 4700 мкФ, может быть, 10 000 мкФ. Если чем больше, тем лучше, почему бы не поставить фарад в схема? К сожалению, с диоды. При нормальной работе они включаются, работают в течение время, а затем снова выключите. При прочих равных условиях чем короче период времени, который они проводят, тем больше тока должно протекать в это время, и чем ближе они подходят к своему току и теплу рейтинги рассеивания.Большая емкость сокращает количество время, которое диод проводит, поэтому существуют практические ограничения на емкость можно поставить в цепь. Всем этим можно управлять, конечно, но вы доходите до того, что идете на компромисс, не планировал делать.

На схемах 2 и 3 показаны фильтры PI (они назвал это, потому что фильтр похож на греческую букву PI) добавлен к исходному источнику питания.Это простой способ улучшить производительность простого емкостного фильтра, но он все еще не решает колебания в линейном напряжении, и он очень быстро становится громоздким. Еще хуже, индукторы, особенно такие, которые могут обрабатывать более нескольких мА тока, встречаются редко и дорого.

Активное регулирование позволяет обойти некоторые из ограничения конструкции пассивного источника питания. За доллар или два вы можете иметь активное регулирование, которое легко сравнимо с производительностью многих увеличенный пассивный источник питания и зафиксируйте напряжение шины на известном значении в придачу чего пассивные блоки питания не могут.

Самый простой способ — купить чип-регулятор, например, LM317 / LM339. Они недороги, просты в использовании и требуют минимум внешние части. На схеме № 4 показан общий стабилизатор микросхемы. Схема для сравнения со схемами пассивных фильтров. Предполагать, тем не менее, вы бы предпочли свернуть свою собственную. Или, возможно, у вас есть напряжение или текущие требования, которые выходят за рамки того, что вы можете получить от чипа.

Регулятор может быть таким же простым, как источник опорного напряжения. и пропускное устройство.На схеме № 5 показаны проходные устройства MOSFET. ссылаются на стабилитроны для установки напряжения. Стабилитроны демонстрируют стабильное падение напряжения, идеально подходящее для наших целей. Вы также можете использовать сложите их последовательно, и напряжения отдельных диодов складываются в красивой линейной манере. В этом примере я последовательно использовал два стабилитрона, смещен резистором. Если, например, вы должны были последовательно подключить два 12В Стабилитроны, в итоге вы получите напряжение на шине порядка 20 В. для разностной машины.Да, 12В + 12В = 24В, что на первый взгляд кажется высоким, но Vgs устройства прохода MOSFET (~ 3-4 В) снизит это обратно к чему-то очень близкому к 20V. Если вы хотели заменить биполярные проходные устройства для полевых МОП-транзисторов, вы бы стреляли для справки напряжение около 21 В или около того, избыток компенсируется Vbe (около 0,6 В), что снова дает шину 20 В.

Схема № 6 показывает модификацию № 5. В данном случае опорный стабилитрон (на этот раз показан только один диод, но не стесняйтесь использовать два или более, если хотите) смещен током JFET источник.Источник тока — изящный способ обеспечить амортизатор. что предотвращает изменение входящего напряжения от изменения смещения ток через стабилитрон. Не стесняйтесь экспериментировать с этими схемами. Просмотрите свой ящик для мусора и замените его свободно. Если у вас нет полевого транзистора, создайте вместо него биполярный источник тока. если ты не имейте под рукой IRF610, используйте Zetex MOSFET или биполярный проход устройство. К пропускному устройству всего три требования:

1) Он должен принимать напряжение, поступающее от конденсатор фильтра.Используйте деталь, рассчитанную как минимум на 50% больше, чем Напряжение на шину постоянного тока поступает от источника
2) Он должен быть в состоянии передать любую разумную сумму тока, который может потребоваться цепи. Я бы предложил использовать деталь рассчитан как минимум на удвоенный ожидаемый ток.
3) Умножьте напряжение и ток вместе, чтобы получить рассеиваемая мощность. Используйте деталь, рассчитанную как минимум вдвое больше. фигура.

Хотя может сойдет с рук ТО-92 мимо устройств для небольших цепей, вы обнаружите, что корпуса TO-220 обеспечивают более широкий запас прочности.Регулярно запускаю устройства ТО-220 мощностью до 0,5Вт рассеивание без радиатора. Если вы собираетесь запустить их намного горячее чем это, используйте радиатор.

Следующий шаг — снабдить регулятор мозг, под видом дифференциальной схемы. Как только регулятор схема достаточно умна, чтобы сравнить напряжение, которое она выдает, с опорное напряжение и генерировать сигнал коррекции ошибок, он открывается целые миры возможностей.

Схема номер 7 представляет собой полностью развернутую дискретную стабилизатор напряжения, который я построил для выходного каскада усилителя мощности.я сделал две небольшие модификации для настоящего использования: я уменьшил пропускные устройства до IRF610 / IRF9610, и теперь они получают питание от той же шины, что и сам регулятор. В построенном виде используется схема IRFP140 / IRFP9140. MOSFET и они регулируют отдельные рельсы. Есть множество способов, которыми эта схема может быть изменена, чтобы соответствовать доступным деталям, и я предлагаю некоторые возможности по мере продвижения.

Начиная слева, D1 (D2 в отрицательном напряжении регулятор) является функцией безопасности.Сбрасывает остаточное напряжение на C1 (C2) когда цепь отключается. C1 (C2) действует как функция медленного пуска и также помогает заглушить стабилитрон. Имейте в виду, что стабилитроны имеют довольно низкий импеданс, поэтому, если вы собираетесь использовать колпачок для уменьшения шума, сделайте это довольно большой.

Q1 (Q2) — источник тока, очень похожий на источник в Номер схемы 6. Его выход установлен R1 (R4) и должен быть выбран. согласно индивидуальному JFET. Вместо этого вы можете использовать горшок, чтобы упрощать вещи.Это позволит точно настроить источник тока в на месте . R2 (R3) предназначен для уменьшения тепловыделения в JFET. Стабилитроны на 9,1 В. Нет причин, по которым ты не мог используйте другое напряжение, если хотите.

Q7 (Q8) — еще один источник тока, используемый для смещения дифференциальная схема. Ток смещения устанавливается R7 (R8). Q3 и Q11 (Q4 и Q12) составляют сам дифференциал — мозги, которые сравнивают опорное напряжение и выходное напряжение.Если выходное напряжение слишком высокий, дифференциал дает команду проходному устройству опустить Напряжение. Если он слишком низкий, он поднимает его. Q5 и Q9 (Q6 и Q10) составляют текущее зеркало. Текущее зеркало увеличивает усиление дифференциал, что делает его более чувствительным к изменениям напряжения. В дифференциалы и текущие зеркала — отличное место для замены деталей. Хорошими кандидатами будут малошумящие транзисторы BC550 / BC560.

Q13 (Q14) — проходное устройство.В цепи я предназначен для этого, он используется с радиатором. R13 и R14 вместе с V1 (R15, R16 и V2) устанавливает напряжение, воспринимаемое дифференциалом. Этот позволяет немного изменить фактическое выходное напряжение. Постоянные резисторы можно использовать здесь. Это простое соотношение выходного напряжения, выбранное так что дифференциал видит напряжение, эквивалентное стабилитрону ссылка, когда на выходе правильное значение. Другой вариант — быть использовать стабилитрон, который дает точное напряжение на шине, которое вы хотите.Это бы позволяют полностью пропустить строку резистора, подавая выход напряжение прямо в дифференциал.

Много возможны более сложные схемы и множество вариантов вы можете строить, используя только представленные здесь элементы. Возможно, некоторые в другой раз я воспользуюсь альтернативными вариантами, такими как множители емкости и текущие регуляторы, но так пишут книги об этом люди начинают и хотят добавить «еще кое-что» и прежде чем вы это узнаете, на полке есть двенадцатифунтовый фолиант, никогда не читает просто потому, что это слишком громоздко.Если повезет, я предложил достаточно идей, чтобы ваши творческие соки текли, не будучи подавляющий. Блоки питания могут быть и в порядке почти столь же интересны, как и схемы, для питания которых они предназначены. Это просто вопрос в том, чтобы иметь какие-то идеи для работы.

Принадлежности для скамейки

Elliott Sound Products

Настольные источники питания

Указатель статей
Основной указатель

Содержание

Введение

Стендовый комплект — одно из самых полезных испытательных устройств, которое у вас когда-либо будет.Одно дело создать один, предназначенный для тестирования предусилителей и другого низковольтного, слаботочного оборудования, а другое дело — сделать такой, который подходит для тестирования усилителей мощности. На самом деле это настолько сложно сделать правильно, что такие, как покойный Боб Пиз, рекомендовали своим коллегам-инженерам и другим людям даже не пытаться. Его совет заключался в том, чтобы купить один у надежного поставщика и не подвергать себя горю, тратя много часов на его создание, только для того, чтобы он взорвал многие дорогие детали, использованные при его создании. ^[1].

Во многих отношениях трудно не согласиться, и вдвойне, если вы хотите получить напряжение более 20 В на пару ампер. В наши дни проблема усугубляется, потому что, чтобы быть действительно полезным, источник питания должен иметь двойное отслеживание, как с положительным, так и с отрицательным выходом, с выходным напряжением, которое может изменяться от нуля до 25 В или около того. В идеале он должен быть способен выдавать не менее 3 А и иметь ограничение по току, чтобы вы не отключили питание в первый раз, когда выходные выводы закорочены вместе (и это будет !).

По сути, на самом деле нет такой большой разницы между источником питания и усилителем мощности , за исключением того, что усилитель мощности должен обеспечивать и потреблять ток, в то время как источник питания должен только подавать ток на нагрузку. Однако там, где усилитель мощности будет время от времени подвергаться довольно сильному рассеянию, источник питания должен обеспечивать выход, возможно, 3-5 А при коротком замыкании, и не выходить из строя. Это намного сложнее, чем кажется.

Рассмотрим источник питания, который может обеспечить 40 В при 5 А, но настроен на выходное напряжение, возможно, 1-2 В и ток 5 А.Внутреннее напряжение будет около 50 В, поэтому на транзисторах регулятора почти 50 В, ток 5 А, что приведет к рассеиванию 250 Вт. Это может продолжаться часами или всего несколько минут, но это не означает, что вам нужно выделить всего несколько минут, потому что однажды вам понадобится 1–2 В при 5 А в течение часа или более.

Никто не знает точно, что они будут делать с приличным источником питания, пока он у них не будет, и в конечном итоге он будет использоваться для питания усилителей во время тестирования, зарядки аккумуляторов, измерения очень низких сопротивлений или любого другого количества других возможностей.Я знаю это, потому что так поступаю со своим (который я построил много-много лет назад, но он обеспечивает только ± 25 В при токе до 2,5 А). Я потерял счет, сколько раз цепь тепловой перегрузки отключала мою нагрузку, даже с вентилятором для принудительного воздушного охлаждения.

Принято считать, что настольные поставки должны регулироваться, и в этом проблема. Регулирование усложняет ситуацию и может создать проблемы со стабильностью, которые варьируются от просто неприятных до неразрешимых. Никому не нужен источник питания, который колеблется, и никому не нужен источник питания, который убивает тестируемое устройство (или заряжает, измеряет и т. Д.).). На самом деле регулирование (или, по крайней мере, «идеальное» регулирование) не является существенным. В большинстве усилителей мощности не используются регулируемые источники питания, как и во многих других сильноточных нагрузках. У вас должна быть возможность регулировать напряжение, и оно должно быть достаточно стабильным, но для большинства приложений не требуется обеспечение того, чтобы выходное напряжение изменялось только на несколько милливольт под нагрузкой. Возможно, вы почувствуете себя лучше, если у источника питания будет идеальная регулировка, но ваши схемы в основном не заботятся.

Ограничение тока — другое дело.В идеале, при первом включении ваш последний проект должен быть защищен на случай неисправности. Как и регулирование напряжения, функция ограничения тока должна быть регулируемой, но в этом редко требуется чрезвычайно точное регулирование тока . Если мы согласимся с тем, что очень точное регулирование напряжения или тока не является существенным, это упростит конструкцию, значительно упростит сборку и работу с минимумом суеты.

Мало кто захочет вечно бездельничать, пытаясь усовершенствовать регулятор, который хочет колебаться, и этот будет подходящим вариантом, если «совершенство» является целью.Если это то, что вам действительно нужно, то я должен полностью согласиться с Бобом Пизом — покупайте коммерческие принадлежности у известного производителя. Однако вы, вероятно, получите серьезные деньги, если вам понадобится двойное отслеживание, высокое напряжение (более 30 В) и большой ток (5 А или более).

Обычно полезный источник питания будет иметь два выхода, от 0 до 25 В или около того, с регулируемым ограничением тока. В идеале это позволит вам использовать два выхода последовательно, что позволяет использовать одну переменную питания от 0 до 50 В.Выход 5А полезен, но не важен. Если вы используете его для тестирования аудиооборудования DIY (предусилители, активные кроссоверы, усилители мощности и т. Д.), Вы можете убедиться, что тестируемое устройство (тестируемое устройство) работает должным образом, не имеет коротких замыканий или других серьезных неисправностей, после чего оно может быть уверенно подключенным к предполагаемому источнику питания. Редко бывает, что любая грамотная конструкция выходит из строя с «настоящим» источником питания, если он был протестирован при более низком напряжении, с использованием источника с ограничением тока, который защищает от повреждений в случае возникновения проблемы.

Расширение «базового» источника питания называется SMU (источник-измеритель). Обычно это высокоточные источники питания с микропроцессорным управлением, которые могут подавать ток стока и любой полярности. Большинство подает на нагрузку только ток источника, но SMU также можно использовать в качестве «активной нагрузки», как правило, для источников питания или другого тестируемого оборудования. Они также известны как «4-квадрантные» источники питания, что означает, что они предназначены для источника или стока тока любой полярности.К счастью, это не является требованием для базового тестирования и упоминается только в интересах полноты. Я не собираюсь описывать эти материалы в этой статье.

Обратите внимание, что это , а не строительный товар. Хотя на нем показаны схемы, они предназначены в первую очередь для демонстрационных целей, и нет никакой гарантии, что они будут работать должным образом, как показано на рисунке. Хотя они были смоделированы, это только указывает на то, что лежащие в их основе принципы верны, но не означает, что что схема будет работать так, как ожидалось в «реальной жизни».Хотя описанные схемы выглядят так, как будто они будут хорошо работать, это не было подтверждено сборкой и тестированием. их!

Не случайно проектов настольных блоков питания своими руками не так уж и много. Большинство людей довольно быстро осознают, что это очень дорогое мероприятие и что получение полностью работающего и надежного источника питания, который сделает именно то, что вам нужно, — нетривиальная задача. Схемы, показанные здесь, предназначены для вдохновения и предназначены в основном для того, чтобы дать вам представление о задействованных сложностях — даже для кажущихся простыми схем.

1 Регулировка напряжения
В первых регулируемых источниках питания использовались клапаны (вакуумные лампы) с газоразрядным регулятором в качестве опорного напряжения. Как и ожидалось, они были не очень хороши из-за ограниченного доступного усиления. Ниже показаны несколько основных примеров, при этом версия операционного усилителя является довольно хорошим аналогом современных микросхем 3-контактных стабилизаторов. Все они страдают от проблемы, которая делает их (как правило) непригодными для настольного питания — они не могут снизить выходное напряжение до нуля вольт.
При тестировании того, что только что было построено, важно иметь возможность начинать с очень низкого (предпочтительно нулевого) напряжения и контролировать ток по мере увеличения напряжения. Если вы видите, что ток быстро нарастает при напряжении питания всего в вольт или около того, вы, , знаете, что есть проблема. Включение ограничения тока (рассмотрено немного позже) означает, что ток короткого замыкания можно поддерживать на уровне, при котором он вряд ли вызовет повреждение.

Рисунок 1.1 — Базовая топология стабилизатора напряжения
Устройство последовательного прохода — V1 / Q1, а управляющий элемент — V2, Q2 или U1 (клапан, транзистор и операционный усилитель соответственно).Опорным напряжением для схемы клапана является газоразрядная трубка, которая обычно имеет напряжение около 90 вольт (в зависимости от устройства доступны напряжения от 70 до 150 В ^[5]). В схеме транзистора используется стабилитрон, а схема операционного усилителя показана с внешним опорным сигналом. В каждом случае используется обратная связь, а VR1 позволяет установить желаемое значение напряжения. В каждом случае это базовые версии регулятора, и на практике существует множество вариаций.
Обратная связь устроена так, что если выходное напряжение падает (например, из-за подключенной нагрузки), управляющее устройство гарантирует, что элемент последовательного прохода может пропускать дополнительный ток, необходимый для подачи на нагрузку желаемого напряжения. Способность любой из цепей поддерживать желаемое напряжение называется «регулировкой» и выражается в процентах. Например, если при подключении нагрузки напряжение падает на 1%, это является спецификацией для регулятора. Более высокий коэффициент усиления в устройствах управления и последовательного прохода означает лучшее регулирование.
В версии с операционным усилителем есть дополнительный транзистор и резистор. «Rs» — это резистор считывания тока, а Q2 — транзистор регулятора тока . Если ток таков, что напряжение на Rs больше 0,6 В, Q2 включается и «крадет» базовый ток у Q1 (обеспечивается через R1). Это самая основная форма текущего регулирования, и она удивительно хорошо работает на практике. Если Rs составляет 1 Ом, выходной ток ограничивается до 650 мА, если выход закорочен (или если нагрузка пытается потреблять более 600 мА).Несмотря на то, что эта схема является базовой, она использовалась в бесчисленных конструкциях дискретных регуляторов на протяжении многих лет.
Как и ожидалось, версия операционного усилителя будет иметь гораздо лучшее регулирование, чем две другие, потому что она имеет чрезвычайно высокое усиление. Большинство современных 3-контактных ИС стабилизаторов используют аналогичную (но оптимизированную) топологию, а опорное напряжение, как правило, представляет собой схему с «запрещенной зоной» с очень высокой стабильностью. Для регулирования предусмотрены два значения — «линия» и «нагрузка». Регулировка линии — это мера того, насколько изменяется выход при изменении входного напряжения, а регулирование нагрузки — это мера изменения выходного напряжения при изменении тока нагрузки.Если вы посмотрите на лист данных любого 3-контактного регулятора, эта информация предоставляется, но не всегда в процентах — иногда она отображается как ΔV (изменение напряжения), обычно в милливольтах. Большинство из них лучше 1% (линия и нагрузка).
В любой схеме регулятора напряжения необходимо учитывать множество факторов. Одна из самых сложных задач — это стабильность, чтобы гарантировать, что схема имеет быстрое время реакции, но без колебаний. Использование операционного усилителя, управляющего усилителем тока (обычно эмиттерным повторителем), обычно будет стабильным, но если в контуре обратной связи используются какие-либо дополнительные схемы усиления, он почти наверняка будет колебаться.Это означает, что необходимо добавить дополнительные компоненты (обычно конденсаторы малой емкости), и их оптимальное расположение обычно не сразу видно. Примеры можно увидеть на рисунке 6.1 (одинарный источник питания, операционный усилитель с выходом эмиттерного повторителя) и рисунок 7.1 (двойное питание), где за операционным усилителем следует каскад усиления. Учитывая, что большинство «обычных» операционных усилителей ограничено напряжением питания менее 36 В, это ограничивает доступное выходное напряжение, когда каскад усиления не включен.
В некоторых отношениях источник питания мало чем отличается от звукового усилителя мощности.Единственное реальное отличие состоит в том, что усилители могут генерировать и поглощать (поглощать) ток, тогда как блок питания должен только подавать ток на нагрузку. Действительно, схема стабилизатора с отличными характеристиками может быть построена с использованием обычных строительных блоков усилителя мощности. Однако не ожидается, что усилители мощности будут управлять емкостными нагрузками, а регуляторы напряжения должны быть способны управлять любой нагрузкой, будь то емкостная, резистивная или индуктивная. Конечно, блок питания также должен защищать себя от повреждений (закороченные выходы или нагрузки с очень низким импедансом), и он должен иметь возможность передавать свой номинальный ток на на любую нагрузку при при любом напряжении .Рассеивание на последовательном транзисторе может быть чрезмерным, но питание должно продолжаться. По сравнению с блоками питания усилители мощности просты!
2 подхода к поставке скамейки
Один из способов сделать очень надежный источник питания — использовать источник питания на основе мощного трансформатора и регулировать напряжение с помощью вариатора (см. Рисунок 4.1). Это не регулируется, но это самый простой способ создать источник питания высокой мощности, который можно использовать практически с любым усилителем (или другими проектами, включая , включая источники питания ).Нет защиты от перегрузки по току (кроме предохранителей), но у меня есть пара источников питания, которые используют именно эту конфигурацию. Когда мне нужно много напряжения и тока, эти источники неоценимы. Однако сначала необходимо убедиться, что тестируемый блок не имеет врожденных неисправностей. В идеале это требует ограничения тока. Хотя «предохранительные» резисторы можно использовать последовательно с положительными и отрицательными источниками питания для начальных испытаний, это доставляет неудобства.
Большинство (практически все) из моих первоначальных тестов проводились с использованием источника питания с двойным отслеживанием от нуля до ± 25 В, 2 А, который я спроектировал и построил около 35 лет назад (на момент написания, и он все еще работает).Он имеет ограничение по току примерно до 100 мА и вентилятор для радиатора, а также функцию отключения при перегреве. Они необходимы, потому что действительно используется для «странных» приложений, и да, выходные данные были закорочены много раз — обычно случайно, но иногда из-за неисправности в тестируемом элементе. Такая простая вещь, как небольшой припойный мостик, может обернуться гибелью для источника питания, который не может защитить себя.
Проблема рассеяния кратко обсуждалась выше, и это ахиллесова пята (так сказать) всех сильноточных линейных источников питания.Ответ (конечно) заключается в использовании конструкции с переключаемым режимом, но это так далеко выходит за рамки обычного DIY, что не заслуживает рассмотрения. Каждая проблема, с которой сталкивается линейный регулятор, сводится к мощности «n ^th» для импульсного источника питания. Те, которые вы можете купить, претерпели значительные изменения, и в них используются специализированные детали, которые не подходят для самостоятельной работы. Если вы не умеете проектировать и строить трансформаторы с переключаемым режимом, то об этом вообще не может быть и речи.
Если у вас есть линейный источник питания, который может обеспечить (скажем) 50 В при 5 А, в лучшем случае рассеивание при полном токе с закороченным (или низким напряжением) выходом составляет 250 Вт, но на самом деле это может быть намного больше.Если вы думаете, что это довольно просто (в конце концов, существуют транзисторы с мощностью рассеивания 250 Вт), подумайте еще раз. SOA (безопасная рабочая зона) и тепловые ограничения вступают в игру очень быстро, и транзистор с (например) 56 В на нем может быть рассчитан только на 3 А или около того, исходя из температуры корпуса 25 ° C. В конечном счете, вам нужно будет предоставить достаточно транзисторов, чтобы иметь возможность обрабатывать , по крайней мере, на , вдвое превышающую рассеиваемую мощность, а желательно и больше. Я предлагаю использовать как минимум 5 или более 125 Вт транзисторов, и хотя это звучит как перебор, в большинстве случаев будет достаточно , достаточно — есть некоторый запас, но не очень много! Более низкое напряжение снижает напряжение, и из многолетнего опыта я знаю, что для большинства испытаний обычно достаточно ± 25 В.
При более высоких напряжениях, если вы использовали 5-кратный TIP35C (NPN, 125 Вт при 25 ° C), каждый из них может пропускать 1 А с 50 В через транзистор (50 Вт), , но только при 25 ° C. При повышенных температурах он снижается, снижаясь на 2 Вт / ° C выше 25 °. При температуре корпуса 75 ° C полное рассеивание ограничивается всего 25 Вт на каждый транзистор. Это исключает их из состязания с помощью простой схемы, потому что рассеивание будет превышать максимально допустимое, поскольку радиатор нагревается. Конечно, вы можете использовать гораздо более прочные транзисторы, но они будут соразмерно дороже.TIP35C (125 Вт) стоит около 3,00 австралийских долларов по сравнению с более чем 5,00 австралийских долларов для MJL3281 (200 Вт) и более 6,00 австралийских долларов для MJL21194 (200 Вт).
Все доступные устройства имеют одни и те же ограничения — SOA и температура всегда означают, что вы можете получить гораздо меньше энергии от любого транзистора, чем вы ожидаете. Принудительное воздушное охлаждение является обязательным, если у вас нет доступа к бесконечному радиатору, что, по моему опыту, трудно найти. Даже использование изолирующих шайб может стать непрактичным, потому что дополнительное тепловое сопротивление означает, что транзисторы необходимо еще больше снизить.Это, в свою очередь, означает «живой» радиатор, находящийся на полном питающем напряжении. Если он соприкоснется с заземленным корпусом, результатом будет очень громкий взрыв! Как вы теперь должны знать, есть так много вещей, которые могут пойти не так, что совет покупать коммерческие расходные материалы действительно начинает выглядеть очень разумно.
Тогда (конечно) есть трансформатор. После этого идет сильноточный мостовой выпрямитель, за которым следуют конденсаторы фильтра. Все они должны быть очень прочными, с трансформатором на 500 ВА, мостом на 35 А и емкостью не менее 10 000 мкФ.Одно только оборудование (трансформатор, мостовые выпрямители, крышки фильтров, радиаторы и силовые транзисторы), вероятно, будет стоить не менее 200 австралийских долларов или больше. У вас по-прежнему нет корпуса / корпуса, кастрюль, ручек и вспомогательных деталей, включая разъемы питания и постоянного тока, измерители и т. Д. Помните, что для двойного источника питания (единственного, который действительно полезен), все удвоено . Вы получите по крайней мере за 400 австралийских долларов только за базовые вещи и ближе к 600 австралийским долларам к тому времени, когда все будет включено. Если это не убедило вас в том, что коммерческая поставка стоит того, тогда ничего не будет.
Если вы посмотрите на крупного поставщика (такого как RS Components, Element14 и т. Д.), Вы найдете двойные источники питания, которые могут работать от 0 до ± 30 В при 5 А или от 0 до 60 В, если два выхода соединены последовательно. Они могут не принадлежать к той же лиге, что и Tektronix, Keysight или другие производители «лабораторного» оборудования, но их стоимость будет меньше, чем стоимость основных деталей, если бы вы попытались создать свое собственное. Хотя максимальное напряжение ниже идеального, я знаю по многолетнему опыту, что до ± 30 В вполне достаточно для базового тестирования, и все усилители мощности, показанные в разделе проектов, были протестированы с моим источником ± 25 В перед подключением к моему монстру. Источник переменного тока с регулируемым напряжением (который может обеспечивать напряжение до ± 70 В при напряжении около 10 А или более).
Настольные принадлежности 2.1 ‘Digital’
Многие настоящие лабораторные расходные материалы используют цифровой (с клавиатуры) ввод основных параметров. Для общего пользования это абсолютная боль в заднице! В большинстве случаев лучше использовать обычные ручки и кастрюли, потому что эффект сразу же. Для лабораторных принадлежностей обычно используется поворотный энкодер для управления током или напряжением, но вы должны сначала выбрать функцию, и может потребоваться несколько полных оборотов, чтобы охватить весь диапазон.
Если в вашей тестовой цепи что-то начинает нагреваться, последнее, что вам нужно, это нажать несколько кнопок или десять раз повернуть ручку, чтобы уменьшить напряжение. При использовании стандартного потенциометра один поворот против часовой стрелки, и напряжение возвращается к нулю. Вы никогда не узнаете, насколько неприятен ввод с клавиатуры, пока вам не понадобится что-то быстро изменить. В идеале должна быть кнопка «ZERO» для выключения выхода, но я не видел цифрового источника питания, в котором она была бы. Быстрое считывание тока на цифровом дисплее просто невозможно, если он не имеет функции усреднения (которая будет скрыта на три уровня ниже в меню — где-то).
Всю свою жизнь я использовал настольные расходные материалы, поэтому могу с уверенностью сказать, что «обычные» кастрюли более чем подходят для обычных тестовых целей. Чрезвычайная точность редко важна для большинства испытаний, и если по какой-то причине вам – понадобится очень точное напряжение или ток, достаточно легко построить отдельный регулятор. В большинстве случаев он вам не понадобится, и если напряжение питания составляет вольт или около того, этого почти всегда достаточно. Очевидно, вам нужно быть осторожным, если вам нужно 3.3 В или 5 В для логических схем, но они часто имеют свой собственный регулятор и вполне нормально работают с 7-12 В.
Цифровые дисплеи и элементы управления также могут давать ложное ощущение безопасности, потому что мы склонны верить счетчикам, потому что они отображают напряжение и ток с точностью до пары десятичных знаков. Однако, если они не откалиброваны должным образом (с помощью известного и откалиброванного точного измерителя), они могут легко сказать вам, что напряжение составляет 5 В, когда на самом деле оно 5,5 или 4,5 В. Поскольку все цифровые системы в конечном итоге полагаются на ЦАП и АЦП (цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи), им требуется точное опорное напряжение.Если по какой-то причине это пойдет не так, все показания бессмысленны.
По этой причине я не рассматриваю здесь цифровые системы управления. Управление напряжением и током остается в аналоговой области — это аналоговые функции, и нет необходимости в дополнительном усложнении. Совершенно очевидно, что по крайней мере некоторые из представленных идей могут быть адаптированы для цифрового управления, но я не показываю никаких примеров.
3 Измерение тока
Здесь все становится труднее.Есть два варианта — определение «высокой стороны» и «нижней стороны». «Сторона высокого напряжения» означает мониторинг тока на положительном и отрицательном выходах, и усложняется тем, что это напряжение не только переменное, но и при напряжении, которое обычно несовместимо с операционными усилителями. Вы не можете ожидать, что операционный усилитель будет иметь входное напряжение 30 В или более, поскольку это обычно максимальное рабочее напряжение. Это нетривиальная проблема, и обычно лучше контролировать ток до транзистора (ов) последовательного прохода, чтобы напряжение не менялось так сильно.Однако это усугубляет проблему напряжения, потому что нерегулируемое питание обычно составляет около 35 В или более, что значительно превышает диапазон для любого недорогого операционного усилителя.
На рис. 1.1 показан простой ограничитель тока «высокого напряжения» (версия «Opamp»), но он не так прост, как кажется. Трудно сделать его переменным, не используя нереально большой чувствительный резистор и допуская, что вы потеряете значительное выходное напряжение на резисторе, который также будет очень горячим. Переключаемая схема показана на рисунке 7.1, и хотя это, безусловно, работает, оно не очень точное и не самое практичное.
Датчик
«Низкая сторона» решает эту проблему, но его можно использовать только для одного источника питания. Совместное использование цепи датчика низкого уровня между положительным и отрицательным источниками питания не сработает, потому что большая часть тока питания проходит между выходами + ve и -ve, часто с небольшим потоком в общем соединении. Это можно сделать и , но это далеко не идеально, особенно если для установки напряжения будет использоваться один горшок (источник питания с двойным отслеживанием).Схема на рис. 6.1 использует измерение на стороне низкого напряжения, и она по-прежнему будет работать на обеих полярностях двойного источника питания, потому что выходы имеют общую точку после всего регулирования.
Существуют специализированные ИС, позволяющие обойти проблему определения тока на стороне высокого напряжения. Ниже показаны три «демонстрационных» схемы измерения тока на стороне высокого напряжения. Однако все они показаны только с положительным запасом. Первые два могут использоваться в отрицательном источнике питания (при условии дополнительной конструкции, такой как рисунок 7.1), а вот версия IC — нет. Похоже, что для этой конкретной проблемы нет решения.

Рисунок 3.1 — Цепь измерения тока на стороне высокого давления
Токовое зеркало (Q1 и Q2) используется для измерения тока через измерительный резистор (R1, 100 мОм), а выходной сигнал смещается по уровню цепью резисторов. Выход контролируется операционным усилителем U1, который настроен как дифференциальный усилитель. VR1 включен, чтобы можно было установить нулевую точку (т. Е. Нулевое выходное напряжение с нулевым током через R1).Операционный усилитель намеренно настроен на немного большее усиление, чем ему нужно, а выход масштабируется с помощью VR2. Как показано, схема обеспечивает выходное напряжение 1 В / А, поэтому при токе 2 А на выходе будет 2 В. Показанная схема подходит для тока до 5 А, а для более высоких токов необходимо увеличить значение R2 и R3.
Хотя эта схема обладает высокой точностью, она также очень чувствительна к колебаниям температуры между Q1 и Q2. В идеале это была бы «суперсоответствующая пара» в одном корпусе, но их бывает трудно найти, и, хотя они и недорогие, большинство из них сейчас доступно только в SMD-корпусе.Естественно, что аналогичное устройство можно использовать и без зеркала , но при этом снижается чувствительность и максимально допустимое напряжение. Токовое зеркало легко справляется с входным напряжением 50 В, но простая дифференциальная схема операционного усилителя ограничена примерно 40 В. Более высокое напряжение возможно за счет увеличения значений R2 и R3, но это еще больше снижает чувствительность.
Если вы использовали схему дифференциального усилителя, выходное напряжение варьировалось от нуля до 250 мВ для тока от нуля до 2.5А. Измерение тока ниже 100 мА (выход 10 мВ) затруднено. Конечно, вы можете увеличить номинал резистора считывания, но за счет рассеиваемой мощности. При 2,5 А резистор 100 мОм рассеивает 625 мВт, но чтобы получить такую же чувствительность от дифференциального усилителя, вам понадобится резистор 1 Ом, который упадет на 2,5 В и рассеивает 6,25 Вт. Это явно довольно серьезный компромисс. Также существует постоянная проблема смещения постоянного тока операционного усилителя, которую также необходимо решить, если вам нужно установить низкий ток (все, что ниже 100 мА, является проблемой).
Если вам интересно, как использовать источник питания -1,2 В для операционных усилителей, это гарантирует, что они могут достичь нуля вольт на выходе. LM358 может (якобы) добиться почти нулевой мощности, но на самом деле этого не происходит. Небольшое отрицательное напряжение позволяет легко достичь нуля. Большинство других операционных усилителей не допускают такого небольшого отрицательного напряжения, и для правильной работы потребуется около -5 В. При использовании источника питания 30 В, как показано на рисунке, для этого потребуется намного больше рекомендованного рабочего напряжения.
Во всех случаях обязательно, чтобы входное напряжение оставалось в пределах указанного диапазона для любого операционного усилителя, используемого в этой роли. При питании 30 В входы всегда должны быть на минимум на 4 В выше минимального напряжения питания и на 4 В ниже максимального. По возможности входное напряжение должно быть близко к 15 В (при условии, что напряжение питания 30 В).
Простое решение, которое может быть применено к простому (один операционный усилитель) датчику верхнего плеча, состоит в использовании переключаемых резисторов вместо одного фиксированного значения.Например, 100 мОм подходит для более высоких токов, и вы можете переключиться на резистор 1 Ом, чтобы обеспечить точную настройку для более низких токов (например, менее 1 А). Это добавляет еще один переключатель, но также упрощает конструкцию, и смещение постоянного тока операционного усилителя представляет собой гораздо меньшую проблему, когда вам нужен низкий предел тока.
Существует несколько специализированных ИС для измерения тока на стороне высокого напряжения, одна из которых показана на рис. 3.1. К ним относятся LT6100, INA282 и несколько других, но они доступны только в SMD-корпусах, что делает их довольно неудобными для приложений DIY, где нет печатной платы.Они очень точны и позволяют напряжению линии питания, контролируемой по току, быть намного выше, чем напряжение питания ИС. Как и большинство микросхем SMD, они часто доступны только в упаковках по пять или более штук, и они не совсем недорогие. Если вам нужен двойной источник питания (например, ± 25 В), не существует отрицательной версии этих шунтирующих усилителей тока, и это создает дополнительную сложность. INA282 может (по-видимому) обнаруживать отрицательное напряжение, но оно не может превышать -14 В. Коэффициент усиления составляет 50 В / В, поэтому можно использовать шунтирующий резистор гораздо меньшего размера (0.Показано 02Ω). Это означает, что выходное напряжение изменяется на 1 В / А, поэтому для выхода 2,5 А выходное напряжение будет 2,5 В. Поскольку это активная цепь, она вносит фазовый сдвиг, который может сделать регулятор тока нестабильным. Это не было проверено.
В технических описаниях микросхем считывания тока также содержится полезная информация о правильном подключении к резистору считывания тока. Вы должны убедиться, что в цепь датчика включена эффективная ноль печатная плата, Veroboard или проводка.Измерительные провода должны выходить непосредственно из токового шунта, избегая любой другой проводки. Это известно как «соединение Кельвина», которое гарантирует, что сопротивление дорожки или проводки не включено последовательно с резистором считывания тока.

Рисунок 3.2 — Цепь измерения тока на стороне низкого давления
Измерение нижней стороны — гораздо более простой вариант, но в некоторых обстоятельствах его нельзя использовать. Например, вы не можете использовать измерение на стороне низкого напряжения в схеме, показанной на Рисунке 7.1, потому что общим является , буквально , общее как для положительного, так и для отрицательного источника питания.В симметричной схеме или если вы потребляете ток только между двумя выходами, ничего не будет регистрироваться независимо от потребляемого тока. Этот метод используется в схеме на рис. 6.1, и здесь это не проблема, потому что каждый источник питания является отдельным объектом, пока они не будут соединены последовательным / параллельным переключением.
Я не показал ни одного из вариантов, которые можно использовать. Например, если вы используете чувствительный резистор с очень низким сопротивлением, небольшое напряжение на нем можно усилить с помощью операционного усилителя, чтобы получить большее напряжение.100 мВ / А, как показано, подходит для нагрузок до 5 А или около того, но при большем токе потери становятся слишком высокими. Например, даже при 5 А резистор 0,1 Ом рассеивает 2,5 Вт, и вы теряете 0,5 В на резисторе. При более высоких токах это быстро выходит из-под контроля. При токе 7 А резистор рассеивает почти 5 Вт, и нагревается до разогрева. Эти предостережения, конечно же, относятся и к высокочастотному зондированию, поскольку физика идентична.
Резистор измерения тока (высокого или низкого уровня) должен быть внутри контура обратной связи регулятора напряжения, иначе он не сможет компенсировать падение напряжения на резисторе считывания.На самом деле это обычно не имеет значения, потому что очень немногие схемы, которые вы будете тестировать, позаботятся о том, чтобы напряжение немного проседало под нагрузкой. Для усилителя, который использует обычный источник питания (нерегулируемый), фактическое напряжение будет изменяться намного больше, чем в случае настольного источника питания, даже если резистор измерения тока находится вне контура обратной связи.
4 Альтернативный стенд
Если у вас есть детали, необходимые для создания надежного источника питания усилителя мощности, то с добавлением Variac (см. «Трансформаторы — Variac», если вы не знаете, что это такое) вы можете построить «чудовищный» источник питания, который будет подходят для тестирования высокой мощности практически с любой нагрузкой.Вы не получаете ни регулирования, ни ограничения тока (даже защиты от короткого замыкания), но с правильными деталями это грозный образец испытательного оборудования.
У меня есть пара, одна из которых действительно считается монстром. Схема показана ниже, и это буквально то, что я использую для тестов высокой мощности. Любое подключенное к нему оборудование уже проверено на работоспособность, и это важно, потому что оно может уничтожить практически все, что угодно, если представится такая возможность. Это чрезвычайно полезный комплект, и все проектные усилители, опубликованные на сайте ESP, прошли финальные испытания именно с этим комплектом.

Рисунок 4.1 — Блок питания на основе вариатора
Источник питания — это всего лишь трансформатор на 1 кВА, два мостовых выпрямителя (по 35 А каждый) и батарея конденсаторов, извлеченных из очень древнего жесткого диска много лет назад (диски размером с стиральную машину!). желаемое напряжение с Variac, которое у меня, конечно же, есть на моем рабочем столе. Источник питания не регулируется, но может обеспечить достаточный ток для любого усилителя, который я когда-либо тестировал с ним. Давным-давно Variac был очень дорогим комплектом , но теперь китайские автомобильные трансформаторы с регулируемой мощностью стали на удивление доступными.
Это также означает, что приложенный постоянный ток очень похож на тот, который обычно обеспечивается линейным источником питания, но с лучшим регулированием из-за увеличенного размера трансформатора и конденсаторов фильтра. Очевидно, что это , а не , дешевый вариант, но он мне почти ничего не стоил, потому что у меня было все необходимое в моем «ящике для мусора». Показанные ограничения на 10 000 мкФ следует рассматривать как минимум — в шахте используется около 20 000 мкФ на каждый источник питания. Если они у вас есть или вы можете себе их позволить, используйте как можно больше емкости! Обратите внимание на наличие «спускных» резисторов — без них напряжение может оставаться на опасном уровне в течение многих часов.Обычно я не использую их, потому что усилитель разряжает конденсаторы, но это не обязательно верно для тестового оборудования.
Непрерывный выходной ток составляет около 7 А, но с нагрузкой усилителя он может легко справиться с пиковыми значениями 25 А (и более). Вам нужно что-то подобное? Только вы можете ответить на этот вопрос, но он не должен быть таким большим, как тот, который я использую. Конечно, здесь нет ограничения по току, поэтому вы должны быть уверены, что схема работает , прежде чем использовать «монстр» источник питания! Выходные предохранители защищают от короткого замыкания выходов, но , а не спасут ваш проект от повреждения, если он неисправен.Такой источник питания применим для заключительных испытаний, но не для начальных испытаний или поиска неисправностей. Ограничения по току нет, поэтому неисправность может привести к значительному повреждению (предохранители защищают только источник питания, но не нагрузку!). Закороченные выходы, очевидно, являются поводом для беспокойства, поэтому необходимо соблюдать осторожность.
Переключение 5 ответвлений / предварительное регулирование
Один из подходов, который использовался во многих источниках питания, — это простая схема «переключения ответвлений» трансформатора. Если вам нужно только (скажем) 15 В или меньше, выход трансформатора переключается с помощью реле, поэтому выход переменного тока составляет только 15 В переменного тока, а не полные 30 В переменного тока, необходимые для получения чистого выхода 30 В постоянного тока.Если выход работает при низком напряжении, но при высоком токе, рассеивание уменьшается, потому что на регуляторе меньше напряжения. Когда выбрано напряжение 16 В постоянного тока или более, реле переключается на полный выход (30 В переменного тока). Конечно, это можно расширить, добавив больше ответвлений, но для этого потребуется специальный трансформатор, что значительно повысит стоимость.
Источники переключения ответвлений существуют почти столько, сколько я себя помню. Самым впечатляющим из тех, что я видел, было использование моторизованного Variac для поддержания входного переменного тока на уровне, достаточном для предотвращения появления пульсаций на стороне постоянного тока.Они были очень большими, очень сильными по току и стоили бы целое состояние, когда были сделаны (где-то в середине 1970-х). Это не то, что я предлагаю кому-либо попытаться построить, так как стоимость и сложность его установки будут намного выше бюджета даже состоятельного фанатика DIY.
В источниках с простым переключением ответвлений используются два напряжения переменного тока, поэтому для двойного источника питания вам понадобятся две обмотки с ответвлениями, а также вспомогательная обмотка для обеспечения нормального напряжения ± 12 В или около того для цепей управления. Найти подходящий трансформатор будет практически невозможно, поэтому вам нужно будет сделать трансформатор на заказ.Это не проблема для производителей, потому что они будут производить много расходных материалов, и их стоимость может быть амортизирована в течение всего производственного цикла. У любителей нет такой роскоши.
Использование переключения ответвлений снижает требования к транзисторам последовательного прохода. Для двойного питания вам понадобятся как минимум два силовых трансформатора (и реально вам также понадобится третий трансформатор для обеспечения напряжения питания цепи управления). Это увеличит и без того значительную стоимость создания двойного источника питания.Также есть дополнительные компоненты, необходимые для измерения выходного напряжения и автоматического переключения с низкого на высокое напряжение (и наоборот) с помощью реле. В то время как создание любого источника питания является проблемой, добавление переключения ответвлений просто добавляет еще один уровень сложности. Я не собираюсь вдаваться в подробности, так как это делает и без того сложную и трудную работу намного сложнее и дороже.
Конечно, есть и некоторая экономия, особенно на количестве необходимых транзисторов с последовательным проходом и количестве радиаторов.Однако этого недостаточно, чтобы компенсировать стоимость трансформаторов, и силовые транзисторы все еще могут подвергаться краткосрочным условиям, которые выталкивают их за пределы их безопасной рабочей зоны. Такие отклонения могут быть краткими, но транзистор может выйти из строя за миллисекунду, если SOA превышена, особенно если он уже находится при повышенной температуре. Я вспоминаю друга, который много лет назад построил довольно простой блок питания с переключением ответвлений из комплекта, и у него не было ничего, кроме проблем. Это был полукоммерческий продукт, в комплекте с чемоданом и всем необходимым для его сборки.Это так много раз терпело неудачу, что он в конце концов с отвращением сдавался. Никто не хочет через это проходить!
Есть еще один метод, который стоит немного больше, чем упоминание вскользь, даже несмотря на то, что у него есть серьезные проблемы. Используя схему с отсечкой фазы (аналогичную той, что используется в диммерах ламп), можно изменять входное напряжение до регулирования, просто применяя довольно простое низкочастотное переключение. Тем не менее, это также вызывает гораздо большие, чем обычно, нагрузки на трансформатор и крышку фильтра, но это не является непреодолимой проблемой.
Переключающим элементом может быть MOSFET, IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) или SCR (кремниевый выпрямитель) с переключением, синхронизированным с сетью с помощью простого детектора перехода через нуль. Идея состоит в том, чтобы ввести задержку, начиная с перехода через ноль (ноль времени). Обычно проще (и добавляет меньше дополнительных проблем) дождаться, пока входное напряжение упадет до желаемого значения , поэтому используется конфигурация «переднего фронта». Когда входное напряжение падает чуть ниже порогового значения, переключатель включается, заряжая основной конденсатор фильтра.Упрощенная блок-схема показана ниже.

Рисунок 5.1 — Блок-схема предварительного регулятора с отсечкой фазы
Проблемы, упомянутые ранее, включают чрезвычайно высокие пиковые токи , особенно при низком выходном напряжении при высоком токе. Их можно смягчить, добавив катушку индуктивности и обратный диод (обозначенные как «Необязательно»), при этом самая большая проблема заключается в том, что индуктор должен нести большую составляющую постоянного тока без насыщения. Это означает, что необходимо использовать сердечник с низкой магнитной проницаемостью, поэтому для данной индуктивности необходимо больше витков.Это увеличивает сопротивление и увеличивает потери (а это означает, что вырабатывается больше тепла). Однако включение катушки индуктивности даст лучшие результаты, чем вы получите в противном случае, и снизит сильноточные напряжения, которые в противном случае налагаются на трансформатор, мостовой выпрямитель и конденсатор фильтра. Диод (D1) должен быть быстродействующим, рассчитанным на максимальный выходной ток.
Этот метод использовался в нескольких коммерческих продуктах, и хотя он действительно выполняет то, что задумано, он плохо использует номинальную мощность трансформатора, если не используются катушка индуктивности и диод.Без них вы можете ожидать, что выходной ток трансформатора будет в четыре раза больше постоянного тока. Это означает, что для выхода 3 А постоянного тока (и с использованием трансформатора 25 В) трансформатор должен быть 300 ВА, тогда как обычно достаточно трансформатора на 150 ВА. Что еще хуже, индуктор должен быть довольно большим — требуется около 10 мГн, большой и дорогой компонент.
Схема работает, сравнивая входное управляющее напряжение с пилообразным сигналом, создаваемым генератором пилообразного изменения и синхронизируемым с частотой сети с помощью детектора перехода через ноль.Когда напряжение переменного тока достигает необходимой амплитуды, переключатель выключается, предотвращая дальнейшую зарядку конденсатора. Показана «идеализированная» форма волны (при условии отсутствия катушки индуктивности или накопительного / фильтрующего конденсатора), и очевидно, что напряжение и ток, подаваемые на выход, уменьшаются в зависимости от фазового угла. Этот процесс и формы сигналов можно увидеть более подробно в статье проекта Project 157 — 3-Wire Trailing-Edge Dimmer. Это другое приложение, но сам процесс практически идентичен.
На самом деле у меня есть блок питания, который использует эту схему, но его вход 120 В переменного тока делает его практически бесполезным, если я не питаю его от Variac. На холостом ходу напряжение возрастает, затем медленно падает, пока не станет ниже порогового значения, когда оно снова подскакивает, и процесс повторяется (в некоторой степени случайным образом). Под нагрузкой это неплохо, но я бы не рекомендовал эту технику. Помимо того, что тот, который у меня есть, рассчитан на 150 В при 5 А, он также весит около 40 кг и имеет один большой главный трансформатор очень , вспомогательный трансформатор меньшего размера для питания электроники и большой дроссель фильтра (индуктор ).Это очень «старая школа» с точки зрения планировки и конструкции, и никогда не находит применения. Даже не помню, как я стал им владеть! Если мне нужно такое напряжение и ток, я использую свой «монстр» источник питания Variac.
Еще один подход заключается в использовании понижающего (понижающего) преобразователя импульсного режима в качестве предварительного регулятора слежения. Вы можете думать об этом как о «высокотехнологичной» версии предварительного регулятора с отсечкой фазы, описанного выше, который дает преимущества, но меньше недостатков (по крайней мере, с точки зрения использования трансформатора).Некоторые достаточно мощные модули доступны по удивительно низкой цене, и идея состоит в том, чтобы обеспечить напряжение, подаваемое на транзисторы с последовательным проходом, всего на пару вольт выше выходного напряжения. Это может повысить эффективность, так что вы можете обойтись гораздо меньшими радиаторами, а регулирование температуры не является такой проблемой. Должен быть предусмотрен подходящий механизм обратной связи, который управляет выходным сигналом импульсного преобразователя, так чтобы он всегда был достаточно большим для обеспечения регулирования.
Предварительный регулятор снижает рассеиваемую мощность при последовательном проходе до нескольких ватт даже при полном токе. Само собой разумеется, что этот подход требует серьезной доработки, и, хотя это, вероятно, лучшее универсальное решение, его гораздо труднее получить правильно, чем любой из других рассмотренных вариантов. Это электронный эквивалент использования моторизованного Variac (как упоминалось выше), но он дешевле в изготовлении и проще в управлении. Если вы попытаетесь создать свой собственный проект, то проблемы с дизайном могут оказаться весьма серьезными, и также может оказаться трудным убрать шум на выходе из конечного продукта.Если вам нужен очень низкий уровень шума (например, для выполнения измерений шума или искажений), шум переключения почти всегда будет мешать измерениям. Этот вариант здесь не рассматривается.
6 Однополярное снабжение
Однократная поставка может быть привлекательной для некоторых людей, и это, безусловно, проще, чем версия с двойным отслеживанием. Конечно, если у вас есть только одна полярность, которая ограничивает ваши возможности в отношении того, что вы можете тестировать, но они обычно доступны у любого количества поставщиков.Схема, показанная ниже, адаптирована из схемы, представленной на различных веб-сайтах ^{[2, 3, 4]}. Таким образом, сложно определить, какой из них был «первым», и за эти годы в него было внесено много улучшений (или, по крайней мере, изменений, которые не всегда одно и то же!). Основы не сильно изменились, и тот, что показан ниже, обходится без одного регулятора напряжения в пользу простого диодно-регулируемого отрицательного источника питания. Поскольку я использовал операционные усилители LM358, отрицательное напряжение питания должно быть около -1.2В при довольно низком токе.
Когда источник питания находится в режиме ограничения тока, загорается светодиод, указывая на работу «постоянного тока». Обычно он выключен, поэтому вы можете сразу определить, потребляет ли нагрузка заданный ток с пониженным выходным напряжением. Работа с постоянным током особенно полезна для тестирования светодиодов высокой мощности или светодиодных матриц, поскольку именно так они и предназначены. Вам также понадобится переключатель «вкл / выкл», который снижает выходное напряжение до нуля в положении «выключено».Это важная функция (IMO), поскольку она позволяет вносить изменения без отключения питания. Лучше всего обеспечить переключение на выходе источника питания, так как это позволяет вам устанавливать напряжение при отключенном постоянном токе. Рассмотрите возможность использования реле (или двух) для переключения, в противном случае вам понадобится сверхмощный переключатель. Хотя напряжение можно снизить до (почти) нуля, подключив неинвертирующий вход U1B к земле, при первой подаче питания переменного тока могут возникнуть «помехи». Этого можно избежать, переключив выход.
Источник питания, показанный ниже, довольно прост, и вам нужно будет добавить как минимум измерители напряжения и тока, а также управления температурой (вентилятор и отключение при перегреве). Можно внести бесчисленное множество улучшений, но они сделают схему более сложной, более дорогой и предоставят более «захватывающие» способы сделать, казалось бы, незначительную ошибку и вызвать взрыв питания при первом включении.

Рисунок 6.1 — Схема однополярного питания
U1 — это регулятор 7815, но с стабилитроном 15 В на выводе «земли» для повышения напряжения до 30 В.Дополнительный ток стабилитрона обеспечивает R3 для обеспечения стабильного выхода. U2A — текущий регулятор. Когда напряжение на инвертирующем входе (U2A, вывод 2) больше, чем на неинвертирующем входе (вывод 3), выход становится низким, понижая опорное напряжение, подаваемое на U2B (регулятор напряжения). Напряжение снижается ровно на величину, необходимую для обеспечения подачи заданного тока на нагрузку.
Предел тока изменяется от (теоретически) нуля до 2,5 А.VR4 позволяет регулировать так, чтобы опорное напряжение для U2A (TP2) было как можно ближе к 825 мВ (825 мВ на R18 (0,33 Ом) соответствует выходному току 2,5 А). Возможно, удастся увеличить выходной ток до 3 А (опорное напряжение 990 мВ), но вам потребуется добавить еще один транзистор с последовательным проходом, чтобы транзисторы находились в пределах их SOA при минимальном напряжении и максимальном токе. Некоторый прорыв пульсаций на максимальном выходе (напряжение и ток) вероятен, если вы не добавите больше емкости (C1).
В режиме напряжения U2B сравнивает опорное напряжение от VR2 с напряжением на выходе, уменьшенным на R16, R11 и VR3 (предварительно заданное напряжение).Если выходная мощность падает из-за нагрузки, U2B увеличивает мощность до комбинации выходного последовательного прохода (Q3, Q4 и Q5), чтобы поддерживать желаемое напряжение. Верхний предел выходного напряжения налагается операционным усилителем (U2), который не может форсировать выходное напряжение намного выше 25 В при типичном выходном токе около 2 мА (это зависит от коэффициента усиления выходной секции Q3, Q4 и Q5). . Обратите внимание, что опорное напряжение само относится к отрицательной выходной клемме — это гарантирует, что регулятор исправит любое падение напряжения на R18.Если бы было иначе, регулирование сильно пострадало бы, особенно при максимальном токе.
Обратите внимание, что тяжелые гусеницы имеют решающее значение, и любое значительное сопротивление на этих участках нарушит определение тока. Также имейте в виду, что точки, обозначенные символом «земля», помечены как «Com» (общий). Они , а не , подключенные к шасси или какому-либо другому заземлению. Обозначение «Com» означает только то, что все отмеченные таким образом точки соединены вместе. Также обратите внимание на диоды со звездочкой (*), которые должны быть 1N5404 (3A непрерывно) или лучше.Все остальные диоды — 1N4004 или аналогичные (кроме мостового выпрямителя на 25 А, конечно). Настольные источники питания часто подключаются к «враждебным» нагрузкам, а сильноточные диоды (D8 и D9) служат для защиты источника питания.
В источнике питания используется измерение тока «низкой стороны», поэтому для его использования в качестве источника двойного слежения с положительным и отрицательным выходами требуются некоторые хитрости. Токочувствительный резистор (R18) — это компромисс между падением напряжения и рассеиванием. При максимальном токе (2,5 А) R18 рассеивает чуть более 2 Вт, что легко контролировать с помощью резистора с проволочной обмоткой 5 Вт.Регулирование как напряжения, так и тока очень хорошее (по крайней мере, согласно симулятору), и нет никаких признаков нестабильности. Теоретически (это всегда замечательно) ток можно отрегулировать до пары миллиампер, но на самом деле так мало. Ожидайте около 50 мА или около того, но может быть немного ниже (в зависимости от собственного смещения постоянного тока операционного усилителя). Еще один подстроечный резистор может быть добавлен для корректировки смещения постоянного тока операционного усилителя, но в этом нет необходимости (и добавляет что-то еще, что требует настройки).
Во всех альтернативных версиях для выхода указан один 2N3055, но с закороченным выходом и максимальным током рассеиваемая мощность составит около 80 Вт, и поддержание последовательного транзистора (транзисторов) при температуре 25 ° C будет невозможно. Устройства TIP35 имеют более высокую номинальную мощность (125 Вт) и хорошую SOA (безопасную рабочую зону), но все же необходимо использовать три вместо двух, показанных на рисунке. BD139 также нужен радиатор, но обычно достаточно простого «флажкового» типа.Как и любой транзистор, который рассеивает значительную мощность, необходимо отличное тепловое соединение с радиатором, и вам потребуется использовать вентилятор. Он может управляться термостатически и может использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для управления скоростью, или он может просто включаться и выключаться. На рис. 8.1 показана подходящая схема как для работы вентилятора, так и для отключения источника питания, если он становится слишком горячим (что в данном контексте имеет температуру радиатора не более 50 ° C).
6.1 Двойное одинарное питание
Если вы действительно хотите использовать рисунок 6.1 для двойного питания, трансформатору нужны две отдельные обмотки. Второй источник питания (# 2) — это , идентичный показанному выше, а положительный выход подключен к GND (или, точнее, «общему») соединению источника # 1. В большинстве случаев источники питания используются с плавающими выходами без подключения к защитному заземлению сети. Это позволяет использовать источник питания как нормальный положительный и отрицательный источник питания, или выходы могут использоваться последовательно, что даст выход 50 В при максимальном напряжении 2.5А. Таким образом, вы можете заземлить любой терминал, который хотите получить нужную вам конфигурацию питания.
Чтобы построить его как двойной источник питания, потенциометры «Набор напряжения» и «Набор тока» будут двухконтурными линейными электролизерами, по одной секции каждого для отдельных источников питания. Отслеживание не будет идеальным, но двухканальные линейные горшки обычно неплохо в этом отношении. Использование двух источников питания также позволяет подключать их последовательно или параллельно. Последнее удобно, если у вас есть нагрузка с одним источником питания, которая потребляет больше тока, чем может обеспечить один источник питания.Многие коммерческие двойные источники питания используют эту схему, и она может быть очень полезной. В то время как «правильное» двойное отслеживание будет использовать только один блок питания с электронной связью для обеспечения идентичности напряжений, это делает схему более сложной.

Рисунок 6.2 — Подключение питания «двойной одиночный»
Когда переключатель или реле (двухполюсный, двухпозиционный или DPDT) находится в последовательном положении, отрицательный полюс верхнего источника питания соединяется с плюсом нижнего источника питания, и оба соединяются с общей клеммой.Вы можете иметь выход от 0 до 50 В, и обычно это центральный отвод для ± 25 В. В параллельной конфигурации два положительных вывода соединяются вместе с двумя отрицательными (общий вывод отключен). Это позволяет подавать 0-25 В при выходном токе до 5 А. Обратите внимание, что отрицательный вывод — это отрицательный вывод нижнего регулятора. Поскольку выходы являются плавающими, положительный или отрицательный вывод может стать заземлением системы, если это необходимо.
Одним из преимуществ использования «двойных одиночных» источников питания является то, что их можно использовать независимо (с различными настройками напряжения и тока), подключать последовательно (обычно с отслеживанием) или параллельно для увеличения выходного тока.К сожалению, если вы хотите использовать два расходных материала по отдельности, вы не можете использовать кастрюли с двойным бандажом, и каждый расход должен быть настроен индивидуально. Это серьезная неприятность, и, к счастью, это не обычное требование.
Показанная схема позволяет подключать источники питания последовательно (от 0 до ± 25 В или 50 В при 2,5 А) или параллельно (от 0 до 25 В при 5 А). «Общий» вывод обычно не должен быть заземлен, поэтому источники питания находятся на плаву. Это позволяет вам управлять источником питания без создания контуров заземления.При параллельном подключении один источник питания обычно будет иметь немного отличающееся напряжение от другого, но ограничитель тока гарантирует, что ток от каждого источника не может быть выше предела (2,5 А). Возможно небольшое изменение напряжения при изменении тока, но это не должно создавать никаких проблем при нормальном использовании.
Эта конструкция означает отсутствие общей схемы — оба регулятора полностью независимы и никакие части не являются общими — кроме двухконтактных потенциометров, используемых для установки напряжения и тока.Это увеличивает общую стоимость, но обеспечивает большую гибкость. Приведенная выше схема не позволяет использовать независимые источники питания, но вряд ли это будет ограничением. В хорошо оборудованной мастерской будет как минимум два источника питания (например, у меня также есть отдельный независимый источник питания ± 12 В плюс независимый источник питания 5 В). Ни у одного из этих источников нет общей земли — все они полностью плавающие.
Переключение «вкл / выкл» находится на конечном выходе (непосредственно перед выходными клеммами). Это позволяет вам установить напряжение без выхода (счетчики будут подключены перед выходным переключателем ).Реле (или пара реле) позволяет использовать мини-тумблер, а не тумблер для тяжелых условий эксплуатации, и рекомендуется для максимальной производительности. Реле (а) можно установить на передней панели рядом с выходами.
7 Простое питание от 0 до ± 25 В
Теперь мы можем рассмотреть еще один «разумный» вариант. Опять же, это означает выходное напряжение около ± 25 В постоянного тока при максимальном токе не более 3 А или около того. Хотите верьте, хотите нет, но это все равно дешевле купить! Я знаю, что это не способ «сделай сам», но он более практичен, чем строить самому.За эти годы я просмотрел бесчисленное количество различных дизайнов, но немногие из них стоят тех деталей, которые потребуются для их изготовления. Остаются проблемы со стабильностью (то есть отсутствие колебаний на при любом выходном напряжении или токе или при «нечетных» нагрузках). Это может показаться не проблемой, но взаимодействие между регуляторами напряжения и тока может заставить источник с хорошим поведением внезапно подумать, что это генератор. Само собой разумеется, что это нежелательно (мягко говоря).
Project 44 существует уже довольно давно (с 2000 года), и, хотя максимальный выход составляет всего ± 25 В, это довольно хороший вариант для запуска начальных тестов.У него нет регулируемого ограничения тока, поэтому выходной ток устанавливается регуляторами LM317 / 337 на уровне около 1,5 А. Его полезность никогда не уменьшалась с момента публикации, но должен использовать «предохранительные» резисторы последовательно с выходами, чтобы ничего не было повреждено в случае ошибки в проводке DUT. Стоимость любого конкретного проекта ESP обычно указывается в статье проекта или примечаниях к конструкции (доступно при покупке одной или нескольких печатных плат).
Одна из вещей, которые ожидали от , — это то, что настольная поставка нуждается в очень хорошем регулировании.На самом деле это не так. Усилители мощности обычно не имеют регулируемых источников питания, а предусилители (и аналогичные слаботочные проекты) потребляют довольно постоянный ток, поэтому регулировка в допустимом диапазоне проста. Если напряжение источника питания падает (скажем) на 0,5 В при большой нагрузке, это действительно не имеет значения, потому что это намного меньше, чем он должен будет справиться при подключении к «нормальному» источнику питания. То, что является критическим для , — это ограничение тока, и хотя это может показаться достаточно простым, на самом деле сложно заставить его работать надежно.Схема ограничения тока привносит в схему дополнительное усиление, и поддержание стабильности может быть в лучшем случае утомительным, а в худшем — почти невозможным.
Часто критическим аспектом любого источника питания с ограничением тока является переход между регулированием напряжения и тока, где взаимодействуют две различные формы регулирования. В начале ограничения тока у вас есть регулятор напряжения, пытающийся поддерживать заданное напряжение, и в то же время регулятор тока пытается снизить напряжение для поддержания заданного тока.Для тех, кто действительно хочет создать источник питания, Джон Линсли-Худ представил его конструкцию еще в 1975 году. Обновленная версия показана ниже, но оригинальные транзисторы были заменены современными, и включены два последовательных транзистора. Добавление третьего последовательного транзистора к каждому источнику питания упрощает охлаждение и снижает нагрузку на транзисторы. В исходной схеме использовались операционные усилители µA741, но если они у вас есть, то лучше выбрать 1458 (по сути, двойной 741).В этой схеме также можно использовать LM358.

Рисунок 7.1 — Стендовый источник питания (после JLH, 1975) ^[6]
Вышеупомянутое адаптировано из оригинала, в котором использовался один силовой транзистор 2N3055 и MJ2955 TO-3 (по одному для каждой шины). Мало того, что они были подвержены чрезмерному рассеянию в оригинале (до 93 Вт при максимальном токе на закороченном выходе), но и устройства TO-3 сегодня довольно дороги. Их также сложно монтировать, поскольку плоские устройства в этом отношении намного проще.Указанные устройства TIP35 / 36 имеют более высокую номинальную мощность (125 Вт против 115 Вт каждое) и более высокий ток коллектора, но я модифицировал схему так, чтобы она обеспечивала максимум ± 25 В и использовала трансформатор более низкого напряжения. Это поддерживает последовательные транзисторы на управляемом уровне мощности, не более 40 Вт каждый. Не стесняйтесь добавлять еще один последовательный транзистор для каждой полярности, еще больше снижая тепловую нагрузку. Q3 (a и b) должен иметь достаточно хороший радиатор , поскольку рассеиваемая мощность намного выше, чем она может появиться при полном выходном токе (и на при любом выходном напряжении ).
Концевой выключатель тока далеко не идеален, поскольку контакты переключателя должны выдерживать максимальный выходной ток (около 2,4 А), и он менее удобен, чем потенциометр, позволяющий непрерывно ограничивать переменный ток. Резисторы 0,27 Ом должны быть рассчитаны не менее чем на 3 Вт, а на резисторы 1,5 Ом — 1 Вт. Остальные токоограничивающие резисторы — 0,5 Вт. Хотя переключатель не так универсален, как горшок, ограничивающие пороги предназначены для защиты вашей схемы. При первом тестировании вы обычно используете слабый ток, чтобы гарантировать, что ничего не потребляет больше, чем нужно.Значение 5 мА слишком мало для большинства схем, но может быть полезно. Его можно не указывать, если вы не думаете, что он вам понадобится.
Для выхода требуется либо сверхмощный тумблер, либо реле для включения и выключения постоянного тока, и это полностью отключает питание, когда вам не нужен какой-либо выход (например, повторная пайка пропущенного соединения и т. Д.). Измерение не показано — подробнее о том, как добавить вольтметр и, при необходимости, амперметр, см. Ниже. Два подстроечных резистора 20 кОм позволяют установить максимальное напряжение (номинально ± 25 В).Они должны быть примерно отцентрированы для получения правильного напряжения. Хотя это не показано на схеме, вам может потребоваться добавить резисторы последовательно с C4a / b, если источник питания колеблется в режиме ограничения тока. Их не было в оригинале, но смоделированная схема колеблется, если их там нет. Значение около 100 Ом должно быть достаточным.
Схема далека от «идеальной» (как и оригинал), но она должна хорошо работать на практике. В идеале потенциометры установки напряжения должны быть двухконтактными, поэтому оба источника питания могут быть изменены одновременно.Точно так же переключатель (Sw1a / b) будет 2-полюсным 5-позиционным переключателем. Обратите внимание, что я не создавал и не тестировал эту схему , но она была смоделирована и работает так, как ожидалось. Преимущество показанной простой схемы состоит в том, что ее, скорее всего, можно построить за меньшую цену, чем коммерческая поставка.
Последовательные транзисторы (Q1a / b и Q2a / b) нуждаются в очень хорошем радиаторе и оптимальной тепловой связи. При использовании при низком выходном напряжении и большом токе понадобится вентилятор, чтобы транзисторы оставались достаточно холодными, чтобы гарантировать, что они не выйдут из строя из-за перегрева.Для транзисторов драйвера (Q3a / b) также потребуются небольшие радиаторы. Схема симметрична, поэтому, хотя она может показаться сложной, в основном это повторение. Я не могу гарантировать, что он будет полностью стабильным в режиме ограничения тока — симулятор говорит мне, что это так, но это может быть просто сам симулятор — реальность часто сильно отличается от симуляции.
Хотя существует ожидание , что источник питания никогда не должен колебаться, на самом деле требуется серьезная инженерия для поддержания стабильности наряду с хорошей переходной характеристикой.В основном, небольшая величина колебаний обычно не причинит никакого вреда, а ограничение тока существует, чтобы гарантировать, что ваше последнее творение не самоуничтожится в случае неисправности проводки. Он также может быть удобен для зарядки аккумулятора (помимо прочего), а основная цель ограничителя — защитить вашу схему и источника питания от «неудач». Многие источники питания будут демонстрировать признаки нестабильности высоких частот, редко в режиме «постоянного напряжения» и чаще всего в режиме постоянного тока.
Если вы начали думать, что создание собственного источника питания не выглядит слишком сложным, есть и другие необходимые вещи. Температура транзистора имеет решающее значение, поэтому важно включить механизм теплового отключения. Это может быть простой термовыключатель, отключающий сеть, если радиатор становится слишком горячим — простой, но не очень сложный. Обычно лучше включать индикатор «перегрева» и тепловой вентилятор, который включается, если температура радиатора превышает заданную.Приобретенные в магазине расходные материалы могут иметь вентилятор с регулируемой скоростью с окончательным отключением, если радиатор не остывает. Это может произойти, если в коротком замыкании присутствует постоянный высокий ток, заблокирован фильтр вентилятора или если установка на рабочем столе ограничивает воздушный поток.
8 Тепловое зондирование
Это важная часть любого источника питания. В идеале, если достигнут тепловой предел, питание должно отключиться, но с некоторыми схемами это проще, чем с другими. Например, рисунок 6.Схема 1 проста, поскольку это просто вопрос обнуления опорного напряжения (по существу, параллельно с переключателем «вкл / выкл»). Это можно сделать с помощью транзистора, контактов реле или даже сделать «пропорциональным», чтобы максимальный выходной ток уменьшался по мере нагрева радиаторов. В схеме на Рисунке 7.1 ограничение температуры немного сложнее, поскольку потенциометры «заданного напряжения» привязаны не к земле, а к выходным шинам питания. Из-за необходимости полной изоляции лучше всего подходит реле, которое просто закорачивает установленные потенциометры.Вам нужно двухполюсное реле, потому что два электролизера отделены друг от друга (электрически).
Следующее, что нужно сделать, это решить, как лучше всего определять температуру радиатора. Очевидным выбором является термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), и они легко доступны в диапазоне различных значений (значение обычно указывается при 25 ° C). К сожалению, термисторы неудобно устанавливать на радиатор, если вы не можете получить его со встроенным монтажным узлом. Вы можете сделать его самостоятельно, используя миниатюрный терморезистор и прикрепив его к проволочному наконечнику с помощью эпоксидной смолы.Естественно, вы должны быть осторожны, чтобы убедиться, что нет электрического соединения термистора с его креплением. Вы также можете использовать диоды или транзисторы для измерения температуры, но они менее чувствительны, чем термисторы (всего -2 мВ / ° C), и более утомительны в настройке. Транзистор может быть настроен для обеспечения большей чувствительности (поскольку он имеет усиление), и вы можете легко получить до -100 мВ / ° C. Однако для транзистора требуется подстроечный резистор (желательно как можно ближе, чтобы минимизировать наводку шума), а датчику требуется три провода вместо двух.Их также сложно установить должным образом. Более или менее типичный термистор NTC 10 кОм (при 25 ° C) покажет изменение примерно на -250 Ом / ° C.
Поскольку термисторы сильно различаются по своему значению, изменяющемуся с температурой, важно, чтобы был предусмотрен метод регулировки. В идеале вам понадобится точный термометр с термопарой для измерения температуры радиатора, как можно ближе к одному из выходных транзисторов с последовательным проходом. Вам понадобится термопаста, чтобы получить точные показания.Обычно сопротивление термистора падает примерно до 30-40% от значения 25 ° C при 50 ° C, но это зависит от используемого материала. Технические характеристики термистора, который вы покупаете, обычно содержат точные данные. Убедитесь, что термистор (и) не установлен слишком близко к вентилятору. В противном случае вентилятор будет легко охлаждать термисторы, но не сможет поддерживать безопасную температуру радиатора. Это может вызвать сбой.
Дешевый операционный усилитель — это самый простой способ надежного обнаружения «события» перегрева. Можно использовать несколько термисторов, причем самый горячий запускает охлаждающий вентилятор (ы) или отключает питание.Вы можете использовать двухступенчатую систему, как показано ниже, где при небольшом перегреве вентиляторы запускаются, но если температура продолжает расти, то питание полностью отключается от нагрузки. Два подстроечных элемента используются для обеспечения того, чтобы начальное напряжение на каждом термисторе составляло около 5,8 В при 25 ° C, что означает примерно 65% от общего сопротивления или VR1 и VR2. Если напряжение на любом из термисторов упадет примерно до 5,4 В, вентилятор включится. Вентилятор снова выключится, когда напряжение вернется к отметке 5.Порог 4 В. Если подача прекращается из-за того, что температура продолжает расти, вентилятор продолжит работу.

Рисунок 8.1 — Датчик температуры, вентилятор и реле защиты
U1A — это буфер, обеспечивающий, чтобы гистерезисный резистор на U2B не мешал работе первого компаратора. При низких температурах компаратор U1B имеет низкий выход, а U2A высокий, поэтому вентилятор не работает и контакты реле замкнуты (при условии, что переключатель постоянного тока замкнут). При повышении температуры сопротивление одного или обоих термисторов упадет до более низкого уровня.Когда напряжение на термисторе упадет до ~ 5,2 В, вентилятор запустится, а если температура продолжит расти, выходное реле питания будет отключено при дальнейшем падении напряжения на термисторе. Такое расположение гарантирует, что температура никогда не должна достигать опасного уровня. Потребуется отрегулировать подстроечные регуляторы, чтобы предварительно установить начальное напряжение термистора на соответствующий уровень, чтобы обеспечить включение вентилятора, когда температура радиатора достигнет примерно 35 ° C. Светодиод нужен, чтобы вы знали, почему все внезапно перестало работать (выходные транзисторы слишком горячие!).Последний подстроечный резистор (VR3) должен быть настроен на температуру отключения около 45 ° C. Оба компаратора имеют гистерезис, поэтому вентилятор не будет быстро включаться и выключаться, как и реле отключения. (Обратите внимание, что U2B не используется.)
Термисторы
не являются прецизионными устройствами, поэтому вам нужно будет провести свои собственные тесты с теми, которые вы можете получить. Возможно, потребуется поэкспериментировать с номиналами резисторов, чтобы получить разумные (и безопасные) пороговые значения температуры. Вы можете спросить, почему я предлагаю такую низкую температуру радиатора (45 ° C).Имейте в виду, что тепловое сопротивление от корпуса транзистора до радиатора может составлять около 0,5 ° C / Вт, поэтому, если транзисторы работают при 35 Вт, температура корпуса будет на 17,5 ° C на выше, чем на радиаторе. Это означает, что температура корпуса превышает 60 ° C. Если ваши методы монтажа недостаточно хороши, разница может быть больше, что приведет к риску отказа. Если вы не можете положить палец на транзистор и удерживать его там , то, вероятно, он слишком горячий.
Поддержание безопасной рабочей температуры и отключение источника питания (или отключение нагрузки), если силовые транзисторы становятся слишком горячими, является важной частью любого источника питания.Природа любого предложения переменных заключается в том, что вы никогда не знаете, для чего вы в конечном итоге будете использовать его, когда он впервые будет создан, и все возможные случаи необходимо учитывать. Лучше преждевременно отключиться от источника питания, чем позволить транзисторам нагреться до такой степени, что они выйдут из строя. Транзисторы выходят из строя из-за короткого замыкания (по крайней мере, на начальном этапе), в результате чего на тестируемое устройство подается полное нерегулируемое напряжение питания. Ущерб, который может нанести, может быть катастрофическим.
9 Дозирование
Для всех блоков питания нужны счетчики.Обычно они включаются для напряжения и тока, и наиболее распространены в настоящее время цифровые. Однако «традиционные» аналоговые измерители с подвижной катушкой не только рентабельны (вы можете получить их на удивление дешево), но и легко читаются с первого взгляда. Многие цифровые счетчики не обеспечивают разумных подключений к источнику питания и измерениям (например, некоторым требуется плавающее питание). Это усложняет схему, а точность, которую обеспечивают цифровые измерители, часто является иллюзией. В аналоговых измерителях «FSD» означает отклонение на полную шкалу.
Я всегда отдавал предпочтение аналоговым счетчикам. Если вы можете получить измеритель с циферблатом, который откалиброван от 0 до 30 В (например), один можно использовать для измерения напряжения, а другой — для тока (0-3,0 А). Требуемые шунты и множители могут быть определены достаточно легко — все подробности см. В статье «Счетчики, множители и шунты». Возможно, можно будет использовать резистор измерения тока в качестве шунта измерителя, в зависимости от номинала резистора измерения, а также чувствительности и внутреннего сопротивления измерителя.В большинстве случаев движение измерителя 1 мА является хорошим компромиссом, и это позволит вам использовать резистор измерения тока, показанный на рисунке 6.1. Да, подключение измерителя и внешнего резистора немного повлияет на шунт, но погрешность будет очень маленькой (вплоть до бесконечно малой).

Рисунок 9.1 — Измерение тока и напряжения
Основные схемы измерения показаны выше. Измеритель тока — это боль, потому что полярность должна быть изменена в зависимости от того, контролирует ли он положительный или отрицательный шунт.Он выглядит запутанным, но при подключении, как показано на рисунке, он будет работать именно так, как задумано. Общее сопротивление измерителя предполагает использование измерительного механизма 1 мА, откалиброванного на 30 В (вольтметр) или 3 А (амперметр), и при условии, что внутреннее сопротивление катушки составляет 200 Ом. Если используемый измеритель более чувствителен (или его сопротивление другое), необходимо будет рассчитать сопротивления. Почти всегда проще использовать подстроечные резисторы для установки диапазона, чем постоянные резисторы, и показаны подходящие значения. Для вольтметра (откалиброван на 30 В FSD)…
R _м = (V / FSD) — R _{внутренний}
R _м = (30/1 м) — 200 = 28,8 тыс.
Если шунтирующие резисторы для амперметра отличаются от показанных значений, калибровка будет другой. Показанное «общее сопротивление» включает внутреннее сопротивление измерителя (обычно около 200 Ом для движения 1 мА). Обратите внимание, что если вы используете движение 1 мА, шунтирующий резистор должен быть не менее 0,1 Ом. Требуется шунт 67 мОм, но это предполагает, что сопротивление измерителя составляет ровно 200 Ом, и нет никакой возможности для регулировки, если показания неправильные.Возможность использования одного и того же шунта для измерения тока и амперметра зависит от окончательной топологии конструкции. Это не всегда практично, но немного снижает потери напряжения.
Обратите внимание, что при использовании схемы, показанной на Рисунке 6.1, два шунта имеют одинаковую полярность напряжения, поэтому показанное выше реверсирование не требуется. Чтобы посмотреть положительный или отрицательный выходной ток, измеритель просто переключают с одного шунта на другой, а полярность не меняется. Это устраняет перекрестную проводку, показанную на отрицательном шунте на приведенном выше рисунке.
Пока показан переключаемый амперметр (а это то, что использует мой старый источник питания), лучше использовать отдельный амперметр для каждого выхода. При условии, что у вас достаточно места на передней панели, это избавляет от утомительного переключения счетчика и означает, что если вы забудете (и произойдет ), вы можете контролировать отрицательное питание, но используя положительное питание. Излишне говорить, что это означает, что вы не можете видеть ток, и ИУ может быть повреждено до того, как вы поймете свою ошибку. Использование ограничения тока может смягчить это, конечно, при условии, что оно установлено на неразрушающий (низкий) ток, когда вы начинаете тестирование.
Вольтметр можно переключить для измерения положительного или отрицательного напряжения, или его можно просто подключить к двойным источникам питания (50 В для схем, показанных здесь) и откалибровать, чтобы показывать 30 В FSD («Измеритель напряжения (альтернативный)). Подразумевается, что напряжение будет составлять ± 25 В или другое более низкое напряжение по выбору. Может возникнуть небольшая ошибка, если источники питания не отслеживают идеально, но обычно это не является серьезной проблемой, если вы по какой-то причине не ожидаете точного напряжения. Если это так, лучше использовать внешний измеритель — те, что на источнике питания, относятся к « коммунальным » счетчикам — они показывают значение напряжения и тока, но ожидать точности лучше, чем около 5%, нереально.
9.1 Цифровые счетчики
Цифровые измерители — это либо лучшая вещь после нарезанного хлеба, либо вред для ландшафта, в зависимости от вашей точки зрения. Лично я предпочитаю аналоговые (механические) счетчики, но они обычно довольно большие и громоздкие, занимая больше места на панели, чем цифровые устройства считывания. Самым большим преимуществом аналоговых измерителей является то, что вы можете наблюдать за перемещением указателя, поэтому возрастающий (возможно, убегающий) ток виден быстро, а изменяющиеся токи могут быть легко усреднены на глаз.Цифровые измерители особенно бесполезны, если ток меняется быстро, потому что на дисплее просто расплываются цифры, и вы не можете усреднить цифровые показания на глаз.
Однако сейчас цифровые измерители обычно дешевле аналоговых, и большинство из них довольно точны. Поскольку они занимают меньше места на панели, они являются хорошим вариантом при соблюдении нескольких простых мер предосторожности. В частности, и особенно для измерителя тока, вам необходимо включить схему усреднения, которая предотвращает отображение на дисплее набора, казалось бы, случайных цифр, когда ток питания быстро изменяется.Это может быть просто резистор (1 кОм всегда является хорошей отправной точкой) и конденсатор для усреднения показаний. С резистором 1 кОм конденсатор 100 мкФ означает, что у вас есть точка низкой частоты 1,59 Гц -3 дБ, поэтому самые быстрые изменения будут сглажены, чтобы вы могли прочитать ток. Если этого не сделать, вы не сможете расшифровать показания. Этого достаточно, чтобы убедиться, что тренд легко заметен.
Никаких подробностей для цифровых счетчиков здесь не показано, потому что они зависят от самого счетчика.Некоторые из них имеют автоматический выбор диапазона, другие используют переключаемые диапазоны, а более простые просто дают показания от «000» до «199» с возможностью выбора десятичной точки в желаемой позиции (часто с помощью перемычки или ссылки на измерителе). Печатная плата). Для измерения тока часто бывает необходимо использовать операционный усилитель для повышения небольшого напряжения на токовом шунте. Например, если у вас есть шунт на 0,33 Ом, вам необходимо усилить или ослабить напряжение на нем в соответствии с диапазоном. Для полной шкалы 2,5 А это означает, что вы получите только 825 мВ при токе 2.5A, и его необходимо усилить, чтобы измеритель показал «2,50» (2,5 В в измерителе). Величина усиления или ослабления зависит от чувствительности измерителя. Например, для счетчика на 200 мВ потребуется уменьшить шунтирующее напряжение в 33 раза с помощью делителя напряжения. Он будет показывать 2,5 (25 мВ) с десятичной точкой, выбранной любыми имеющимися средствами. Разрешение составляет всего 100 мВ (± 2%, ± последняя цифра «фактора неопределенности» измерителя, которая может составлять до двух «отсчетов»). Этого (ИМО) недостаточно.
В идеале, если вы решите использовать цифровой замер, используйте счетчик, который предлагает три полных цифр (до «999», а не «199»), и, если возможно, с автоматическим выбором диапазона. Есть много вариантов, поэтому вам решать, сколько вы хотите потратить и какая точность вам нужна. Опять же, Meters, Multipliers & Shunts дает несколько рабочих примеров, которые могут быть вам полезны.
10 Строительство
Вот где все может стать некрасивым. Передняя панель является наиболее важной частью источника питания, потому что на ней есть регуляторы напряжения и тока, переключатели включения / выключения (сеть и постоянный ток), возможно, последовательно-параллельный переключатель, счетчики и, конечно же, выходные разъемы (обычно комбинированные банановые розетки. / переплет постов).Конечно, вы также добавите светодиоды для включения, ограничения тока и тепловой перегрузки. Все на передней панели должно быть доступно для строительства или обслуживания, а это неизменно означает лабиринт проводки. На передней панели есть провода для сети переменного тока, выходы постоянного тока, все светодиоды и потенциометры, и все это складывается (на удивление быстро). Поддержание общего источника питания для всех светодиодов (например, от анода к положительному вспомогательному источнику питания) означает, что многие из светодиодов могут совместно использовать одно и то же анодное напряжение, что может сэкономить проводку.Однако это не относится к , а не к светодиодам ограничения тока в двойной версии схемы на Рисунке 6.1, потому что два источника питания должны оставаться полностью независимыми до последовательно-параллельного переключения.
Внутренние компоненты должны содержать силовые трансформаторы, выпрямители и крышки фильтров, а также основной радиатор (и) для выходных транзисторов. Последний будет иметь входную, выходную и управляющую проводку, а также соединения для термисторов и вентилятора (ов). По крайней мере, каждый модуль вывода (при условии двойного питания) будет иметь как минимум шесть проводов.Тогда есть плата (и) управления регуляторами. У вас будет по одному на каждый источник питания (при условии, что схема с двумя источниками питания показана на рис. 7.1), а также плата терморегулятора для контроля температуры радиатора.
Слишком легко сделать неправильную проводку, и вам нужен очень дисциплинированный подход, чтобы не допустить ошибок при подключении. Не поддавайтесь соблазну установить все платы управления на лицевую панель. Это может уменьшить количество необходимых проводов, но делает обслуживание кошмаром, если различные части источника питания не могут быть доступны и протестированы без отключения проводов от плат.Какой бы размер корпуса вы ни планировали использовать, если в нем мало свободного места, значит, он слишком мал.
Убедитесь, что все соединения доступны без необходимости снимать платы, чтобы добраться до нижней стороны. Используйте булавки, проволочные петли или любую другую подходящую технику, чтобы все провода можно было отсоединить от верхней (или видимой) стороны плат. Избегайте вилок и розеток — все соединения (особенно действительно важные) должны быть припаяны, а проводка должна быть устроена так, чтобы, если вам когда-либо понадобится снять плату, чтобы что-то заменить, проводка была связана кабельными стяжками так, чтобы каждый провод совпадал с соответствующую точку подключения.Аналогичным образом, если это вообще возможно, при сборке плат (чаще всего на Veroboard) сохраняйте соединения вдоль одного края платы. Это будет означать добавление перемычек на Veroboard, но это намного лучше, чем прокладывать провода по всей плате. Это не только упрощает электромонтаж, но и снижает вероятность ошибок.
Подстроечные резисторы
— это реальность любого источника питания. Необходимо установить напряжения и токи, а измерители откалибровать. Температурный датчик также должен быть откалиброван, поэтому почти все источники питания будут иметь множество подстроечных резисторов — вы просто не можете полагаться на резисторы с фиксированным номиналом, чтобы обеспечить надлежащие условия для чего-либо.Если бы вы построили схему на Рисунке 6.1 как двойной источник питания, с тепловой защитой и счетчиком, у вас будет как минимум девять подстроечных резисторов, чтобы все правильно настроить. Это нормально для блоков питания, но у некоторых может быть больше!
Убедитесь, что важные части источника питания легко отделены от остальных (и шасси). Например, радиатор в сборе должен быть выполнен таким образом, чтобы его можно было снять, а доступ ко всем транзисторам можно было получить без демонтажа всего модуля.Одна конструкция, которую я видел, имеет крышки основного фильтра непосредственно перед выходными транзисторами, поэтому их нельзя снять, не сняв крышки фильтра (или транзисторы) с печатной платы. Расположение крышек таково, что вы просто не сможете получить доступ к крепежным винтам транзистора после завершения сборки. Настоятельно рекомендую избегать подобных ошибок. Необходимость извлекать (и / или демонтировать) компоненты или платы, чтобы получить доступ к любой части блока питания, превращает дальнейшую работу в кошмар.Учтите, что он может проработать 20 или более лет, прежде чем потребуется обслуживание, и к тому времени вы, вероятно, забудете многие «тонкости» схемы. По прошествии этого времени у вас может даже не оказаться схемы, поэтому убедитесь, что вы поместили ее в корпус!
Хотя основы источника питания не слишком сложны, всегда будет гораздо больше проводки, чем в любом типичном аудиопроекте. Это неизбежно, если вы не увеличите общую стоимость еще больше, сделав свои собственные печатные платы.Хотя это означает более профессиональный продукт, нет никакой гарантии, что вы получите правильный дизайн с первого раза, а внесение изменений может занять очень много времени. Если ошибка была сделана в компоновке печатной платы, может быть сложно диагностировать и найти ошибку, чтобы ее можно было исправить. В целом, вероятно, будет намного проще подключить окончательную выходную секцию. Из-за задействованных высоких токов (которые могут присутствовать в течение нескольких часов) обычная печатная плата не обеспечивает достаточно низкое сопротивление или достаточно высокую пропускную способность по току, если вы не используете очень широкие дорожки (я бы предложил минимум 5-миллиметровых дорожек для 5A, но даже это является предельным значением для непрерывного режима).
Хотя это может показаться незначительной придиркой, я настоятельно рекомендую вам использовать розетку IEC для сети. По моему многолетнему опыту работы с испытательным оборудованием и другим оборудованием, нет ничего более раздражающего, чем фиксированный сетевой шнур. Вместо того, чтобы просто отсоединять вилку IEC с задней стороны, если ее нужно переместить, вам, возможно, придется проследить фиксированный провод до его сетевой розетки, а затем отсоединить его от других проводов для остальной части оборудования вашего испытательного стенда. В зависимости от того, сколько у вас оборудования, это может быть более сложной задачей (и болью в задней части), о которой вы думаете, когда оно впервые устанавливается и подключается.Незначительный момент, но о нем стоит помнить. Очень немногие измерительные приборы, которые я построил, имеют фиксированные сетевые провода, и у меня есть хороший набор сетевых проводов IEC!
Осталась одна проблема. Чтобы проверить различные части вашего блока питания, прежде чем он будет полностью подключен, вам понадобится … блок питания. Шансы сделать все правильно с первого раза невелики, поэтому, если у вас нет источника питания, вам придется разработать способ проверить правильность работы различных секций без риска задымления, если что-то не так. .Вы можете использовать « предохранительные » резисторы последовательно с основным источником питания, чтобы ограничить повреждение, если есть ошибка проводки, или (если он у вас есть) использовать Variac и текущий монитор (см. Проект 139 или Проект 139A, чтобы вы могли проверка на чрезмерный ток при повышении напряжения. Многие части блока питания не будут работать должным образом при пониженном напряжении, поэтому всегда есть риск. Тестирование и калибровка блоков питания — нетривиальная задача, поэтому вам придется многое сделать, чтобы завершить его.
11 Полезное дополнение
Хотя здесь я описал только базовый источник питания, многие коммерческие источники питания включают выход 5 В (обычно рассчитанный на ток около 3 А), а некоторые также включают источник питания ± 12 В.Поскольку вы никогда не знаете, как источник питания будет настроен в будущем, они оба будут полностью изолированы. Как только вы соедините вместе заземляющие (или общие) соединения внутри, это ограничит ваши действия с источниками питания. Как уже отмечалось, вы никогда не можете предугадать, для чего вы будете использовать источник, когда он впервые будет построен, и было бы неразумно предполагать что-либо заранее.
Это означает по крайней мере один, но, возможно, два дополнительных трансформатора, а также выпрямители, фильтрующие устройства и регуляторы.Вам также потребуется больше места на передней панели для подключений. Большинство коммерческих расходных материалов не обеспечивают измерения для каких-либо вспомогательных источников питания, и в схемах не требуется ничего особенного. Можно использовать пару плат P05-Mini, одну для одного выхода + 5 В, а другую для ± 12 В.
По сравнению со стоимостью остальной части поставки, они могут быть добавлены за (почти) арахис, за возможным исключением трансформаторов. В качестве альтернативы они могут быть построены как отдельная единица, что имеет ряд явных преимуществ.Как и ожидалось, у меня есть один из них, а также те, что есть на моем рабочем месте, и, хотя он мало используется, он бесценен, когда мне нужен дополнительный источник питания, изолированный от всех остальных. Он также достаточно мал, чтобы я мог взять его из мастерской в свой офис, где я также выполняю некоторые работы по тестированию и разработке. Действительно, вот где это сейчас.
12 Меры предосторожности
Существуют меры предосторожности, которые следует соблюдать при использовании любого источника переменного тока .Если нет переключателя, который отключает постоянный ток (или снижает выходную мощность до нуля), питание никогда не должно включаться при подключенной нагрузке. Большинство схем должны пройти фазы «запуска» (зарядка конденсаторов, стабилизация напряжения стабилитрона и т. Д.), Прежде чем выход станет стабильным. Если ваша нагрузка подключена, она может быть подвержена опасному напряжению, а ограничения тока может быть недостаточно для предотвращения повреждений. В самом деле, до тех пор, пока все внутренние схемы не будут иметь требуемых рабочих напряжений, может даже не быть никакого ограничения тока!
С рисунком 7.1, когда источник питания включен и работает, снижение напряжения до нуля с помощью переключателя будет работать. Однако во время «запуска» (после подачи питания от сети) этот может быть не так! Ничего не должно быть подключено к выходу, когда сетевой выключатель включен, потому что выход может быть непредсказуемым. Это было подтверждено моделированием — даже при выключенном переключателе выходная мощность мгновенно повышается до более 4 В при подаче питания. Схема на рис. 6.1 должна быть лучше в этом отношении, но все же лучше не подключать нагрузку при включении сети.
Необходимо включить питание, уменьшить напряжение до нуля, пока вы выполняете соединения, а затем напряжение можно установить на желаемый уровень. При тестировании чего-либо в первый раз используйте низкий порог ограничения тока, чтобы минимизировать повреждение в случае неисправности в ИУ. Если вам нужен источник с ограничением по току, напряжение следует установить таким образом, чтобы был достигнут предел по току, но не за его пределами. Например, если вы хотите обеспечить ток в 1 А через нагрузку 10 Ом, необходимо установить напряжение только для напряжения холостого хода около 12 В.Установка более высокого напряжения только увеличивает риск для вашей нагрузки, если что-то пойдет не так.
Установка низкого напряжения (как раз достаточного для выполнения задачи) , а не не снижает рассеивание в транзисторах последовательного прохода. Единственная причина — убедиться, что выходной конденсатор (-ы) не может заряжаться до 25 В, а затем разряжаться через нагрузку. Это почти наверняка гарантирует, что мгновенный ток будет намного выше установленного порога. Это не только совет для схем, показанных здесь — он относится ко всем источникам питания , если в инструкциях по эксплуатации не указано иное.Большинство советует не подключать что-либо до тех пор, пока не будут установлены напряжение и максимальный ток перед подключением нагрузки.
Существует несколько конструкций источников питания, в которых для управления функциями используется микроконтроллер, но будьте очень осторожны со всем (домашним или коммерческим), которые требуют от вас «программирования» напряжения или тока с помощью клавиатуры. Использование обычных кастрюль с низкими технологиями означает, что вы можете увеличить напряжение (или ток) поворотом ручки и быстро снизить напряжение, если обнаружены какие-либо аномалии.Попытка сделать это с помощью кнопок обычно невозможна, и большой ущерб может быть нанесен просто потому, что вы не смогли достаточно быстро снизить напряжение при первых признаках неисправности. «Высокотехнологичный» внешний вид программируемого источника питания может быть привлекательным, но он непрактичен для чего-либо, кроме лабораторных испытаний, когда оборудование, на которое подается питание, является известной величиной с самого начала.
Выводы
Если все вышеперечисленное не отпугнуло вас от идеи создания собственного источника питания, я настоятельно рекомендую вам начать с чего-нибудь довольно простого (например, Project 44).Я знаю, что «сделай сам» — это то, что нужно делать самому, но это должно быть верным только тогда, когда это имеет смысл. Как уже говорилось ранее, я создал источник питания от ± 0 до 25 В, 2 А с полностью регулируемым ограничением тока, термовыключателем и двухскоростным вентилятором. Он довольно часто использовался около 30 лет (на момент написания) и никогда меня не подводил. Однако это сложная схема и не совсем подходит для любительского строительства. К сожалению, принципиальную схему невозможно найти, и ее непросто «перепроектировать».С семнадцатью транзисторами, пятью операционными усилителями, двумя микросхемами стабилизатора 12 В, пятью подстроечными резисторами, а также ожидаемой связкой резисторов, диодов, колпачков фильтров, переключателей, измерителей и потенциометров и потенциометров, я бы не рекомендовал это — даже если бы я сделал У есть полная схема для него. Стоимость будет считаться неприемлемой для большинства строителей, которым в любом случае это может не понадобиться так часто.
Простая схема, показанная выше (рисунок 7.1), неплоха. Он не так хорош, как тот, который я построил, но, безусловно, приемлем для нормальной работы на тестовом стенде.У него есть то преимущество, что он может ограничивать более низкий ток, чем мой (~ 50 мА — мой минимум), и это полезно для чувствительных схем. Что еще более важно, его достаточно просто построить даже на Veroboard, со схемами ограничения тока, подключенными напрямую к переключателю и потенциометрам установки напряжения. Остается только базовая схема на Veroboard, которая должна быть довольно простой. В целом схема, показанная на рис. 6.1, лучше, но переключение для последовательной параллельной работы должно выполняться с большой осторожностью.
Возможно, что удивительно (а может, и нет), определение тока в целом намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Это довольно просто, если вы используете простую схему переключаемого резистора, но настроить ее не так-то просто. Существуют специализированные ИС, которые предназначены именно для этого приложения, но большинство из них предназначены только для SMD, и они недешевы, особенно если они доступны только в упаковке из пяти штук. Это очень часто встречается с деталями SMD. Конечно, это всего лишь чувствительная часть — все еще необходимо получить действующее правило .Как уже отмечалось, в точке перехода (от регулирования напряжения к регулированию тока) есть два отдельных регулятора, каждый из которых пытается наложить свою волю на выход. Без значительных затрат времени на разработку в результате часто возникают колебания (переходные или непрерывные).
Основная идея этой статьи — показать вам некоторые из доступных опций. В идеале, большинство строителей своими руками хотят что-то, что выполняет свою работу, является надежным и не требует больших затрат на строительство. Это даже лучше, если он может использовать детали, которые у вас уже есть в наличии.Если вам все же нужно покупать детали, вы должны быть достаточно уверены, что выбранная вами схема соответствует поставленной задаче. Как уже отмечалось, схемы, которые я показал, нужно было адаптировать для обеспечения надежности (особенно при низком выходном напряжении и большом токе). Несоблюдение защитных мер (ограничение тока, отключение вентилятора и перегрева) приведет к цепи, которая не только подведет вас, но и может взорвать цепь, которую вы тестируете.
Когда вы посмотрите на стоимость необходимых компонентов, вы очень быстро обнаружите, что они составляют довольно пугающую цифру.Просто трансформатор (-ы) будет дорогим, и, хотя многие детали достаточно дешевы, это не относится к конденсаторам фильтра или радиаторам. Вы также должны предоставить корпус и другое оборудование, и это потребует значительной механической обработки для размещения счетчиков, вентиляторов, разъемов и т. Д. Очень сомнительно, что вы потратите меньше эквивалента 400 австралийских долларов в выбранной вами валюте, даже если у вас есть много мелких деталей на складе. Я видел в сети двойной источник питания 0–30 В, 3 А всего за 325 австралийских долларов, и очень сомнительно, что вы сможете построить его за меньшую цену, если у вас нет почти всего необходимого в своем «ящике для мусора».
, а не ни при каких обстоятельствах не следует рассматривать как конструктивное изделие! Он предназначен только для демонстрации того, что создание даже небольшого запаса скамейки — нетривиальное занятие, и что есть соображения, о которых вы, возможно, не задумывались. Некоторые из конструкций, которые вы найдете в других местах в сети, плохо спроектированы и не обеспечивают достаточного запаса прочности для последовательного транзистора (в частности), и в большинстве нет предупреждений о транзисторной SOA, тепловом отказе или любых других вещах. это может пойти наперекосяк.Как показано в этой статье, есть много вещей, которые могут пойти не так, особенно если какая-либо часть поставки недооценена из-за злоупотреблений, которые получит при нормальном использовании.
Список литературы
Что такое вообще вся эта штука с дизайном блока питания (электронная конструкция)
Регулируемый лабораторный источник питания — два варианта
Стабилизированный источник питания 0-30 В постоянного тока с контролем тока
Zdroj G400 (на чешском языке)
Трубка регулятора напряжения (Википедия)
Стабилизированный источник питания с двумя напряжениями, John Linsley-Hood (Wireless World, январь 1975 г.)
Термисторы NTC (www.resistorguide.com)
Основной индекс
Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2019. Воспроизведение или повторная публикация любыми способами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.
Страница опубликована и © Ноябрь 2019 г.

Изучение регулируемого источника питания и его конструкция [Простое объяснение]
Привет. Надеюсь, вы хорошо проводите время. В этом посте я делюсь своими знаниями о регулируемом источнике питания.
Регулируемый — это общий термин, используемый для обозначения любого типа источника питания, который имеет стабильное выходное напряжение или ток независимо от входа или нагрузки.Это может быть линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания.
Единственное условие: он должен иметь выходное напряжение или ток независимо от входа (напряжения) или выходной нагрузки (сопротивления или тока).
Если вы искали просто, чтобы узнать, что такое регулируемый источник питания, я уже дал вам ответ. Но если вы хотите изучить его полностью, вы можете следить за моим обучением вместе со мной.
Будет весело.
Почему регулируемый источник питания?
В основном блоки питания рассчитаны на определенную нагрузку и среду.Но иногда основное напряжение питания, нагрузка и температура окружающей среды продолжают изменяться, изменяя параметры компонентов и, следовательно, изменяя выходное напряжение. Изменения выходного напряжения нежелательны.
Позвольте мне объяснить, почему изменение выходного напряжения нежелательно. Устройства имеют минимальное и максимальное входное напряжение и пороговые значения тока. И вы должны соблюдать эти пороговые значения, иначе вы можете повредить устройство.
Если выходное напряжение вашего источника питания изменится, есть вероятность, что оно превысит эти пороговые значения.Вот почему нам нужно постоянное выходное напряжение. И это достигается за счет регулируемого источника питания.
Стабилизированным источником питания может быть любой источник питания, как я уже сказал, качество, которым он должен обладать, — это постоянное выходное напряжение. Линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания могут быть регулируемым источником питания. Он может иметь любое значение напряжения, например 5 В, 10 В, 12 В и многие другие.
Важно помнить, что стабилизированный источник питания не всегда рассчитан только на постоянное выходное напряжение, он может быть рассчитан на постоянный выходной ток.
Таким образом, вы сможете понять, в чем разница между регулируемыми и нерегулируемыми источниками питания. Позвольте мне похвалить его за ваши примечания:
Нерегулируемый источник питания не имеет выходного напряжения или выходного тока независимо от входного основного напряжения или нагрузки.
Генеральный проект регулируемого источника питания
Если вы попросите меня разработать регулируемый блок питания. Сразу спрошу, это регулируемый линейный источник питания с фиксированным напряжением, или регулируемый источник питания, или переменный источник питания?
В общем, изучение было бы идеальным решением для этого, поскольку основной принцип работы всех регулируемых источников питания одинаков.
Общая блок-схема
Проектирование любой схемы начинается с хорошо составленной общей блок-схемы. Это помогает нам спроектировать отдельные участки схемы, а затем, в конце концов, собрать их вместе, чтобы получить полную схему, готовую к использованию.
Общая блок-схема этого проекта представлена ниже. Все очень просто. Вам нужно понимать, какой блок что делает.
Сначала мы спроектируем каждую секцию, а затем соберем каждую из них, чтобы наш источник питания постоянного тока был готов для наших проектов.
Входной трансформатор
Трансформатор — это устройство, которое может повышать или понижать уровни напряжения в соответствии с законом передачи энергии. В зависимости от вашей страны переменный ток, поступающий в ваш дом, имеет уровень напряжения 220/120 В.
Нам нужен входной трансформатор для понижения входящего переменного тока до требуемого уровня.
Будьте осторожны, играя с этим устройством. Поскольку вы используете сетевое напряжение, которое может быть слишком опасным. Никогда не прикасайтесь к клеммам голыми руками или плохими инструментами.
Имейте хороший и достойный бесконтактный тестер напряжения и используйте его, чтобы всегда быть уверенным в том, какие провода находятся под напряжением, идущие к трансформатору.
Схема выпрямителя
Если вы думаете, что трансформатор просто снизил напряжение до желаемого регулируемого постоянного напряжения.
Извините, вы ошибаетесь, как когда-то я.
Пониженное напряжение все еще равно переменному току. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, нужна хорошая выпрямительная схема.
Схема выпрямителя преобразует переменное напряжение в постоянное.В основном, существует два типа выпрямительной схемы; полуволна и полная волна.
Однако нас интересует полный выпрямитель, так как он более энергоэффективен, чем полупрямой.
Сглаживающий конденсатор / фильтр
В практической электронике нет ничего идеального. Схема выпрямителя преобразует входящую сеть в постоянный ток, но, к сожалению, она не может сделать ее чистым постоянным током.
Выпрямленный постоянный ток не очень чистый и имеет рябь. Задача фильтра — отфильтровывать эти колебания и обеспечивать совместимость напряжения для регулирования.
Практическое правило: напряжение постоянного тока должно иметь пульсации менее 10 процентов, чтобы можно было точно регулировать.
Лучшим фильтром в нашем случае является конденсаторный. Вы, наверное, слышали, конденсатор — это устройство для накопления заряда.
Но на самом деле его лучше всего использовать как фильтр. Это самый недорогой фильтр для нашей базовой конструкции блока питания 5 В.
Регулятор
Стабилизатор — это линейная интегральная схема, в которой используется стабилизированное постоянное выходное напряжение.
Регулировка напряжения очень важна, потому что нам не нужно изменять выходное напряжение при изменении нагрузки.Всегда требуется нагрузка, не зависящая от выходного напряжения.
ИС регулятора не только делает выходное напряжение независимым от переменных нагрузок, но также и от изменений напряжения в сети.
Надеюсь, вы разработали базовую концепцию конструкции регулируемого источника питания.
давайте продолжим с реальной принципиальной схемой для нашего конкретного источника питания с регулируемым напряжением 5 В, чтобы вы могли получить очень четкое представление о конструкции.
Я буду использовать программу NI Multisim, надеюсь, вы знакомы с ней.Если вы не знакомы с этим, нет проблем. Это не обязательно. Вы можете использовать любое программное обеспечение. Основная цель — изучить программное обеспечение для проектирования, а не для моделирования.
Конструкция регулируемого источника питания (с фиксированным напряжением)
Следующие этапы проектирования охватывают проектирование регулируемого источника питания с фиксированным выходным напряжением или регулируемого / регулируемого источника питания. С помощью этих шагов вы можете разработать свой регулируемый источник питания.
Я использую конкретный пример 5V, потому что я думаю, что таким образом было бы лучше всего понять весь процесс проектирования.
Вы думаете, я бы начал объяснение с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.
Ниже представлена принципиальная схема указанного проекта. Вы получаете основное питание, напряжение и частота могут зависеть от вашей страны; предохранитель для защиты цепи; трансформатор, выпрямитель, конденсаторный фильтр, светодиодный индикатор и стабилизатор IC.
Блок-схема реализована в NI Multisim, хорошем программном обеспечении для моделирования для студентов и начинающих электронщиков.Я рекомендую потратить немного времени на то, чтобы поиграть с ним Поскольку, на мой взгляд, вы должны хорошо разбираться в программном обеспечении для моделирования, чтобы получать удовольствие от изучения базовой электроники.
Пошаговый метод проектирования источника питания постоянного тока 5 В
Вы думаете, я бы начал объяснение конструкции с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.
Шаг 1: Выбор регулятора IC
Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения.В нашем случае мы проектируем для выходного напряжения 5В, мы выберем ИС линейного регулятора LM7805.
Далее нам нужно знать номинальные значения напряжения, тока и мощности выбранной ИС регулятора.
Это делается с помощью паспорта регулятора IC. Ниже приведены номинальные значения и схема контактов для LM7805.
Спецификация 7805 также предписывает использовать конденсатор 0,1 мкФ на выходной стороне, чтобы избежать переходных изменений напряжения из-за изменений нагрузки.
И 0,1 мкФ на входе регулятора, чтобы избежать пульсаций, если фильтрация находится далеко от регулятора.
Шаг 2: Выбор трансформатора
Правильный выбор трансформатора означает экономию денег. Мы узнали, что минимальный вход для выбранной нами микросхемы регулятора составляет 7 В. Итак, нам нужен трансформатор для понижения основного переменного тока, по крайней мере, до этого значения.
Но между регулятором и трансформатором тоже стоит выпрямитель на диодном мосту.На выпрямителе имеется собственное падение напряжения, то есть 1,4 В. Нам также необходимо компенсировать это значение.
Математически:
Это означает, что мы должны выбрать трансформатор со значением вторичного напряжения, равным 9 В или как минимум на 10% больше, чем 9 В.
Исходя из этого, для конструкции блока питания 5 В постоянного тока мы можем выбрать трансформатор с номинальным током 1 А и вторичным напряжением 9 В или 12 В.
Шаг 3: Выбор диодов для моста
Видите ли, выпрямитель сделан из диодов, расположенных по некоторой схеме.Для изготовления выпрямителя необходимо подобрать для него подходящие диоды. При выборе диода для мостовой схемы.
Имейте в виду выходной ток нагрузки и максимальное пиковое вторичное напряжение трансформатора i-e 9В в нашем случае. Вместо отдельных диодов вы также можете использовать один отдельный мост, который входит в комплект IC.
Но я не хочу, чтобы вы использовали здесь только для обучения и игры с отдельными диодами.
Выбранный диод должен иметь номинальный ток больше, чем ток нагрузки.И пиковое обратное напряжение (PIV) больше пикового вторичного напряжения трансформатора.
Мы выбрали диод IN4001, потому что он имеет номинальный ток на 1 А больше, чем мы желаем, и пиковое обратное напряжение 50 В.
Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты
При выборе подходящего конденсаторного фильтра необходимо помнить о его напряжении, номинальной мощности и емкости. Т
Номинальное напряжение рассчитывается исходя из вторичного напряжения трансформатора.Практическое правило: номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 20% больше, чем вторичное напряжение.
Итак, если вторичное напряжение составляет 17 В (пиковое значение), то номинальное напряжение конденсатора должно быть не менее 50 В.
Во-вторых, нам нужно рассчитать правильное значение емкости. Это зависит от выходного напряжения и выходного тока. Чтобы найти правильное значение емкости, используйте формулу ниже:
Где,
Io = ток нагрузки i-e 500 мА в нашей конструкции, Vo = выходное напряжение i-e в нашем случае 5 В, f = частота
В нашем случае:
Частота 50 Гц, потому что в нашей стране переменный ток 220 @ 50 Гц.У вас может быть сеть переменного тока 120 В при 60 Гц. Если да, то укажите значения соответственно. Затем, используя формулу конденсатора, практический стандарт, близкий к этому значению, i-e 3.1847E-4, составляет 470 мкФ.
Другая важная формула из книги «Электронные устройства Томаса Л. Флойда» приведена ниже. Это также можно использовать для расчета емкости конденсатора.
В данном случае R — сопротивление нагрузки. А Rf — это коэффициент пульсации, который для хорошей конструкции должен быть менее 10%. На этом мы заканчиваем проектирование блока питания на 5 В.
Сделайте блок питания безопасным
Каждая конструкция должна иметь защитные приспособления для защиты от возгорания. Точно так же в нашем простом источнике питания должен быть предохранитель на входе. Входной предохранитель защитит наш источник питания в случае перегрузки. Например, наша желаемая нагрузка может выдерживать 500 мА.
Если в случае, если наша нагрузка начнет работать неправильно, есть вероятность заусенцев компонентов. Предохранитель защитит нашу поставку. Практическое правило при выборе номинала предохранителя: он должен быть как минимум на 20% больше, чем ток нагрузки.
Разработанный нами простой блок питания способен выдавать ток 1 А, что в некоторых случаях может быть использовано. Если вы решили использовать его для таких случаев, то не забудьте прикрепить радиатор к микросхеме регулятора.
Комплект блока питания 5 В (DIY)
Итак, мы получили базовые знания о том, как устроен простой блок питания на 5 В.
Для меня, если вы любитель электроники или новичок, изучаете основы электроники, я бы порекомендовал вам разработать собственный лабораторный источник питания.Было бы очень хорошее решение.
Он поможет вам изучить электронику, а также даст вам лучший лабораторный источник питания.
Я называю его лучшим, потому что вы сделаете его сами. И я не могу выразить словами, насколько весело играть с электроникой в безопасной среде. Это похоже на обучение на собственном опыте.
Я рекомендую для начала комплект источника питания Elenco (Amazon Link). Он доступен по цене, высокого качества и хорошо документирован, чтобы направлять вас на каждом этапе. Поверьте, вы многому научитесь.Вы узнаете, как паять, собирать и делать конечный продукт, который вы всегда видите в разных магазинах.

Конструкция регулируемого источника питания (с регулируемым / регулируемым выходом)
В большинстве случаев нам не требуется фиксированное напряжение. Иногда нам нужен регулируемый источник питания.
Например, чтобы проверить токи коллектора транзистора при различных базовых напряжениях, нам понадобится регулируемый источник питания. И это переменное напряжение необходимо регулировать.
Процедура проектирования такая же, как я объяснил выше, с небольшими изменениями в регуляторах мощности.
На этот раз нам потребуется переменный резистор, чтобы, изменяя его сопротивление, мы получали разные напряжения. Ниже приведена схема регулируемого источника питания или регулируемого источника питания:
До светодиодной части схема такая же, как и для стабилизированного источника питания на 5 В при 500 мА. Схема усложняется после светодиодной части, не так ли? Не бойтесь. Все очень просто. Переменный резистор предназначен для изменения выходного напряжения.
Диоды используются для защиты схемы от обратного тока.Теперь давайте посмотрим на следующем видео, как изменение резистора изменяет выходное напряжение.

Преимущества регулируемого источника питания
Источник питания с регулируемым выходом имеет много преимуществ. Следующее имеет ключевое значение.
низкий уровень шума
недорогой
простота
надежность
Регулируемый блок питания очень прост в конструкции, вы могли почувствовать это в этом посте. Простой дизайн делает его очень экономичным.Эти блоки питания имеют невысокую стоимость и очень надежны.
Они относительно бесшумны. ИС линейных регуляторов, которые используются на выходе, имеют низкие пульсации выходного напряжения, что делает их наиболее подходящими для приложений, где важна чувствительность к шуму.
Заключение
Проектный блок питания подойдет для поддержки других ваших небольших проектов или принесет вам хорошие оценки / деньги, если вас назначат на аналогичный проект. Я не знаю почему, но я уверен, что если вы выполните те же простые шаги со мной, вы получите свой первый разработанный блок питания.
Пожалуйста, не указывайте это только на 500 мА. Это может быть ваш источник питания 5 В постоянного тока с допустимым током до 500 мА.
Для дополнительной информации, для вывода положительного напряжения используйте LM78XX. XX указывает значение выходного напряжения, а 78 указывает положительное выходное напряжение. Для выхода с отрицательным напряжением используйте LM79XX, 79 указывает отрицательное напряжение, а XX указывает значение выхода.
На этом конструирование регулируемого источника питания подошло к концу. Надеюсь, вам понравилось.
Спасибо и удачной жизни.
Другие полезные сообщения:
Линейно-регулируемый источник питания в сравнении с импульсным | ОРЕЛ
Для повседневных электронных устройств, особенно с интегральными схемами, требуется надежный источник постоянного напряжения, который может обеспечивать питание в любое время без каких-либо сбоев. В этом блоге мы рассмотрим две топологии источников питания, которые следует рассмотреть для вашего следующего проекта: источники питания с линейным стабилизатором и импульсные источники питания. Выбор источника питания зависит от ваших требований к эффективности, занимаемому пространству, регулировке выходной мощности, переходному времени отклика и стоимости.
Источник питания с линейной регулировкой
Линейные регуляторы были предпочтительными источниками питания до 1970-х годов для преобразования переменного тока (AC) в установившийся постоянный ток (DC) для электронных устройств. Хотя сегодня этот тип источника питания не используется так широко, он по-прежнему является лучшим выбором для приложений, требующих минимального шума и пульсаций.
Они могут быть громоздкими, но источники питания с линейным регулированием бесшумны. (Источник изображения)
Как они работают
Основным компонентом, обеспечивающим работу линейного регулятора, является стальной или чугунный трансформатор.Этот трансформатор выполняет две функции:
Он действует как барьер для разделения входа высокого напряжения переменного тока от входа низкого напряжения постоянного тока, который также отфильтровывает любой шум, попадающий в выходное напряжение.
Он снижает входное напряжение переменного тока с 115/230 В до примерно 30 В, которое затем может быть преобразовано в постоянное напряжение постоянного тока.
Напряжение переменного тока сначала понижается трансформатором, а затем выпрямляется несколькими диодами. Затем оно сглаживается до низкого постоянного напряжения парой больших электролитических конденсаторов.Это низкое постоянное напряжение затем регулируется как стабильное выходное напряжение с помощью транзистора или интегральной схемы.
Вот блок питания с линейным регулятором. (Источник изображения)
Регулятор напряжения в линейном источнике питания действует как переменный резистор. Это позволяет изменять значение выходного сопротивления в соответствии с требованиями к выходной мощности. Поскольку регулятор напряжения постоянно сопротивляется току для поддержания напряжения, он также действует как устройство рассеивания мощности.Это означает, что полезная мощность постоянно теряется в виде тепла, чтобы поддерживать постоянный уровень напряжения.
Трансформатор — это уже крупный компонент, который нужно разместить на печатной плате (PCB). Из-за постоянной мощности и рассеивания тепла для источника питания линейного регулятора потребуется радиатор. Сами по себе эти два компонента делают устройство очень тяжелым и громоздким по сравнению с малым форм-фактором импульсного источника питания.
Предпочтительные приложения
Линейные регуляторы
известны своим низким КПД и большими размерами, но они обеспечивают бесшумное выходное напряжение.Это делает их идеальными для любого устройства, которому требуется высокая частота и низкий уровень шума, например:
Цепи управления
Малошумящие усилители
Сигнальные процессоры
Автоматизированное и лабораторное испытательное оборудование
Датчики и схемы сбора данных
Преимущества и недостатки
Источники питания с линейной стабилизацией могут быть громоздкими и неэффективными, но их низкий уровень шума идеально подходит для приложений, чувствительных к шуму. Некоторые преимущества и недостатки, которые следует учитывать для этой топологии, включают:
Преимущества
Простое приложение .Линейные регуляторы могут быть реализованы как единый корпус и добавлены в схему всего двумя дополнительными фильтрующими конденсаторами. Это позволяет инженерам любого уровня подготовки легко планировать и проектировать с нуля.
Низкая стоимость . Если вашему устройству требуется выходная мощность менее 10 Вт, то стоимость компонентов и производства намного ниже по сравнению с импульсными источниками питания.
Низкий уровень шума / пульсаций . Линейные регуляторы имеют очень низкие пульсации выходного напряжения и широкую полосу пропускания.Это делает их идеальными для любых чувствительных к шуму приложений, включая устройства связи и радио.
Недостатки
Ограниченная гибкость . Линейные регуляторы можно использовать только для понижения напряжения. Для источника питания переменного / постоянного тока трансформатор с выпрямлением и фильтрацией необходимо разместить перед линейным источником питания, что увеличит общие затраты и усилия.
Ограниченные тиражи . Источники питания с линейной стабилизацией обеспечивают только одно выходное напряжение.Если вам нужно больше, вам нужно будет добавить отдельный линейный стабилизатор напряжения на каждый требуемый выход.
Низкая эффективность . Среднее устройство с линейным регулированием достигает КПД от 30% до 60% за счет рассеивания тепла. Это также требует добавления радиатора, который увеличивает размер и вес устройства.
В наше время энергоэффективных устройств низкий КПД линейно регулируемого источника питания может стать убийцей. Нормальный источник питания с линейной регулировкой будет работать с КПД около 60% при выходном напряжении 24 В.Когда вы рассматриваете входную мощность 100 Вт, вы получаете 40 Вт потери мощности.
Прежде чем рассматривать возможность использования источника питания с линейной регулировкой, мы настоятельно рекомендуем учитывать потери мощности, которые вы получите от входа к выходу. Вы можете быстро оценить эффективность линейного регулятора по следующей формуле:
Импульсный источник питания (SMPS)
Импульсные источники питания
были представлены в 1970-х годах и быстро стали самым популярным способом подачи постоянного тока на электронные устройства.Что делает их такими замечательными? По сравнению с линейными регуляторами выделяются их высокий КПД и производительность.
В стандартный адаптер переменного тока входит импульсный блок питания. (Источник изображения)
Как они работают
Импульсный источник питания регулирует выходное напряжение с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Этот процесс создает высокочастотный шум, но обеспечивает высокую эффективность при небольшом форм-факторе. При подключении к сети переменного тока напряжение 115 В или 230 В переменного тока сначала выпрямляется и сглаживается набором диодов и конденсаторов, которые обеспечивают высокое напряжение постоянного тока.Это высокое постоянное напряжение затем понижается с помощью небольшого ферритового трансформатора и набора транзисторов. В процессе понижения сохраняется высокая частота переключения от 200 кГц до 500 кГц.
Низкое постоянное напряжение, наконец, преобразуется в устойчивый выход постоянного тока с помощью другого набора диодов, конденсаторов и катушек индуктивности. Любое регулирование, необходимое для поддержания постоянного выходного напряжения, осуществляется путем регулировки ширины импульса высокочастотного сигнала. Этот процесс регулирования работает через цепь обратной связи, которая постоянно контролирует выходное напряжение и при необходимости регулирует соотношение включения-выключения сигнала ШИМ.
Вот импульсный источник питания, в котором на тонну больше деталей, чем с линейным регулированием. (Источник изображения)
Предпочтительные приложения
Чаще всего импульсные блоки питания используются в приложениях, где важны время автономной работы и температура, например:
Электролиз, обработка отходов или применение топливных элементов
Двигатели постоянного тока, игровые автоматы, авиация и морское применение
Научно-исследовательское, производственное и испытательное оборудование
Зарядка литий-ионных аккумуляторов, используемых в авиации и транспортных средствах
Процессы гальваники, анодирования и гальванопластики
Преимущества и недостатки
Импульсные источники питания
могут иметь более высокий КПД, чем линейные регуляторы, но их шум делает их плохим выбором для приложений радиосвязи и связи.Некоторые преимущества и недостатки, которые следует учитывать для этой топологии, включают:
Преимущества
Малый форм-фактор . Понижающий трансформатор в ИИП работает на высокой частоте, что, в свою очередь, уменьшает его объем и вес. Это позволяет импульсному источнику питания иметь гораздо меньший форм-фактор, чем линейные регуляторы.
Высокая эффективность . Регулирование напряжения в импульсном источнике питания осуществляется без чрезмерного рассеивания тепла.КПД SMPS может достигать 85% -90%.
Гибкие приложения . К импульсному источнику питания можно добавить дополнительные обмотки, чтобы обеспечить более одного выходного напряжения. ИИП с трансформаторной развязкой может также обеспечивать выходное напряжение, не зависящее от входного напряжения.
Недостатки
Сложная конструкция . По сравнению с линейными регуляторами планирование и проектирование импульсных источников питания обычно предназначено для специалистов по энергетике.Это не лучший источник питания, если вы планируете разработать свой собственный без внимательного изучения и опыта.
Высокочастотный шум . Операция переключения полевого МОП-транзистора в импульсном источнике питания обеспечивает высокочастотный шум в выходном напряжении. Это часто требует использования радиочастотного экранирования и фильтров электромагнитных помех в чувствительных к шуму устройствах.
Стоимость выше . Для более низкой выходной мощности 10 Вт или менее дешевле использовать линейно регулируемый источник питания.
Импульсные блоки питания никуда не денутся и станут лучшим выбором для приложений, не чувствительных к шуму. Сюда входят такие устройства, как зарядные устройства для мобильных телефонов, двигатели постоянного тока и многое другое.
Линейный стабилизатор
и SMPS в сравнении с
Теперь мы рассмотрим последнее сравнение между линейно регулируемыми и импульсными источниками питания при параллельном сравнении. Некоторые из наиболее важных требований, которые необходимо учитывать, в том числе размер / вес, диапазон входного напряжения, рейтинг эффективности и уровень шума среди других факторов.Вот как он распадается:
Как спроектировать свой собственный Это выходит за рамки этого блога, чтобы объяснить, как спроектировать линейно регулируемый или импульсный источник питания. Однако есть несколько руководств, которыми мы хотели бы поделиться. Имейте в виду, что конструкция SMPS требует высокого уровня сложности и не рекомендуется новичку в проектировании электроники. Руководства по проектированию линейно регулируемых источников питания
Руководства по проектированию импульсных источников питания
Power On Большинство электронных устройств в наши дни должны преобразовывать сеть переменного тока в постоянное выходное напряжение.Для этой цели необходимо рассмотреть две топологии: источники питания с линейным регулированием и импульсные источники питания. Линейное регулирование идеально подходит для приложений, требующих низкого уровня шума, тогда как импульсные источники питания лучше подходят для портативных устройств, где важны срок службы батареи и эффективность. Решая, какую топологию выбрать, всегда учитывайте требуемый рейтинг эффективности, форм-фактор, выходную регулировку и требования к шуму. Готовы разработать свой первый линейный регулируемый или импульсный источник питания? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!
Источники питания с линейной регулировкой Импульсные источники питания
Размер Линейный блок питания мощностью 50 Вт обычно 3 x 5 x 5.5 ” Импульсный блок питания мощностью 50 Вт, обычно 3 x 5 x 1 дюйм
Вес Линейный источник питания 50 Вт — 4 фунта Импульсный блок питания 50 Вт — 0,62 фунта
Диапазон входного напряжения 105 — 125 В переменного тока и / или
210–250 В перем. Тока
90 — 132 В переменного тока или 180 — 264 В переменного тока без PFC
90-264 В переменного тока с PFC
КПД Обычно 40% -60% Обычно 70% -85%
EMI Низкий Высокая
Утечка Низкий Высокая
Схемотехника Средней сложности, можно проектировать с помощью направляющих Высокая сложность, требует специальных знаний
Нормы нагрузки 0.От 005% до 0,2% от 0,05% до 0,5%
Линейный регламент от 0,005% до 0,05% от 0,05% до 0,2%
Количество деталей Низкий, требуется только регулятор и фильтрация ввода / вывода Высокий, требуется переключатель, демпфер, трансформатор, конденсаторы, сеть обратной связи и т. Д.
Coda Effects — Сделайте свой собственный источник питания DIY: да или нет?
Давайте будем честными: покупка блока питания — это не самое смешное.
Это довольно дорого (и я должен признать, что я бы предпочел добавить ~~еще один пух, который мне не нужен~~ — хорошая педаль к моему педалборду, чем блок питания! 😁) и различия в между несколькими моделями на рынке не очень очевидно …

Поэтому я спросил себя: можно ли сделать блок питания своими руками?
В этом сообщении в блоге я объясню, как работает блок питания, каковы хорошие критерии для его выбора с точки зрения электроники и стоит ли сделать его самостоятельно.Пошли!
Как работает блок питания?
Источник питания играет простую роль: преобразует 220 В от вашей розетки во множество выходов 9 В постоянного тока для ваших педалей.
Легко? Не совсем! Давайте углубимся в предмет, заглянув внутрь моего блока питания, Carl Martin Pro Power:

Как видите, внутри довольно многолюдно!
Основным элементом является трансформатор.
Не этот, конечно 😁 (badum tss!)

А вот большой квадратный синий компонент посередине блока питания.
Как следует из названия, может преобразовывать переменный ток 220 В из розетки в меньшее напряжение. Это трансформатор R10, который обеспечивает выходное напряжение 15 В.
Но нашим педалям нужен постоянный ток (DC)! Для перехода от переменного тока к постоянному обычно используется диодный мост. Остающийся ток стабилизируется конденсаторами, которые генерируют постоянный ток, который имеет много оставшихся пульсаций.
Чтобы сделать его более плавным, у есть два регулятора напряжения, которые вы можете увидеть здесь :

Возможно, вы уже использовали регуляторы в гитарных эффектах.Если да, то вы что-то заметили: обнимаются!
Действительно, они обеспечивают высокий ток 1,5А каждый ! Это LM317, и они используются для обеспечения тока, достаточного для всех выходов источника питания. Carl Martin Pro Power имеет два выхода по 500 мА и шесть выходов по 100 мА, что в сумме составляет 1600 мА, что ниже макс. может обеспечить.
Видно, что у них огромные радиаторы, которые касаются корпуса, когда он закрыт.Они очень важны, потому что регуляторы рассеивают МНОГО тепла ! Рассеиваемая мощность 1,5 Вт может выделять тепло до 100 ° C. Таким образом, важно иметь хорошую систему отвода тепла, чтобы избежать возгорания!
Также можно увидеть много электролитических конденсаторов:

Все эти конденсаторы служат для одной цели: фильтровать источник питания! Они устранят последние колебания переменного тока, которые все еще могут присутствовать, чтобы избежать шума 50 Гц в ваших педалях. Вы можете видеть, что по крайней мере один на каждый выход.
Слишком долго, не читал: такое бывает в блоке питания: 220 переменный ток от вашей розетки преобразовал в 15 В переменного тока трансформатором, затем в постоянный ток мостовым выпрямителем. Остающийся постоянный ток стабилизируется регуляторами. Затем 9 В постоянного тока фильтруется множеством электролитических конденсаторов.
Тааааааааааааааааааааааааач … Что такое ХОРОШИЙ блок питания?
Конечно, есть хорошие и плохие блоки питания.
Конечно, важно следить за количеством выходов и их силой подаваемого тока, но с точки зрения электроники следует учитывать два основных момента.
1. Качество фильтрации
Электролитические конденсаторы, которые используются для фильтрации, и тип схемы фильтрации, в которой они используются, будут определять общий выходной шум источника питания.
Фильтрация не одинакова в каждом источнике питания и может создавать различия с точки зрения шума. Однако производители не всегда включают выходной шум, и без сложных приборов его довольно сложно измерить …
Как всегда, было бы замечательно, если бы производители могли немного повысить прозрачность!
2.Тип трансформатора
Трансформаторы могут излучать электромагнитные волны. Ваши кабели подобны антеннам, которые улавливают его, что создает шум … В зависимости от типа трансформатора, будет больше или меньше шума.
Обычно в источниках питания гитарных педалей используется трансформатор с сердечником и R , который имеет низкое электромагнитное излучение по сравнению с другими трансформаторами, такими как тороидальные трансформаторы. Например, Carl Martin Pro Power имеет трансформатор с сердечником R.
В лаборатории Voodoo используется «нестандартный тороидальный трансформатор», который снижает уровень шума, но, на мой взгляд, не является оптимальным.
Strymon пошла по другому пути, использовав импульсный источник питания в своих источниках питания Ojaj и Zuma, который генерирует гораздо меньше электромагнитных излучений.
И работает! Посмотрите это видео:

Блок питания своими руками: возможно ли?
Короче говоря, ответ: да, но не стоит.
Сделать работоспособный блок питания довольно просто. Сделать эффективный, безопасный и бесшумный источник питания намного сложнее!
Действительно; ВЫ ДОЛЖНЫ быть очень осторожны с перегревом.Регуляторы выделяют много тепла и могут легко вызвать пожар в вашей системе или, что еще хуже, в вашем доме!
Существует также риск электробезопасности. Вы должны включить все элементы безопасности, которые обеспечивают вашу безопасность при использовании источника питания: предохранители, заземление, автоматический выключатель …
Поэтому все источники питания сертифицированы CE, что гарантирует электрическую и пожарную безопасность:

Еще одна проблема — корпус. К сожалению, это не стандартные корпуса.
Наконец, есть большая вероятность, что характеристики вашего блока питания будут довольно низкими по сравнению с коммерческими.
Вот почему я бы посоветовал вам просто купить сертифицированный CE блок питания с изолированными выходами.
Я думаю, что мой Carl Martin Pro Power действительно хорош и не слишком дорог. Если вам нужны блоки питания высшего качества, Strymon Zuma или Strymon Ojaj просто лучшие в своем классе.
Если вам понравилась эта статья, поблагодарите меня за то, что понравилась страница Coda Effects в Facebook! Вы также можете следить за Coda Effects в Instagram.
Чтобы пойти дальше:
Топ-7 лучших источников питания постоянного тока для продажи в 2021 году
Если вы любитель электроники, домашний мастер или профессиональный инженер-электронщик, источник питания постоянного тока — незаменимый инструмент на вашем рабочем месте. Блок питания — это электрическое устройство, которое отвечает за обеспечение электрической энергией ваших устройств, компонентов или печатных плат. Итак, в этой статье мы рассмотрим некоторые из лучших источников питания постоянного тока, которые вы можете купить в Интернете.
Также называемые настольными источниками питания, источники переменного тока постоянного тока в наши дни стали намного доступнее.Это важно, особенно если вы новичок, который не хочет тратить на них целое состояние. Вот почему мы решили составить список некоторых из лучших источников питания постоянного тока, которые вы можете купить в Интернете, которые будут полезны новичкам, специалистам в области электроники, инженерам и лаборантам.
Составить список лучших блоков питания — непростая задача, поскольку вы в основном учитываете цену и фактор качества. В идеале характеристики продукта должны быть вашим главным приоритетом.
Здесь я предоставил «Руководство по покупке » для источника питания постоянного тока.Читайте дальше, чтобы узнать больше!
Лучший источник питания постоянного тока
1. Источник переменного тока Tekpower
Первый источник питания в нашем списке — от компании Tekpower, которая производит бюджетные мультиметры, блоки питания и другое испытательное оборудование.
Tekpower TP3005T — это регулируемый источник питания постоянного тока с диапазоном напряжения от 0 до 30 В и током от 0 до 5 А . Разрешение установки и считывания составляет 10 мВ (0.01 В) для напряжения и 1 мА (0,001 А) для тока.
Важной спецификацией этого источника питания является то, что это линейный источник питания на базе трансформатора , что означает, что он имеет низкие пульсации (шум) на выходе по сравнению с импульсным источником питания. Это важно, если вы работаете с чувствительными компонентами и устройствами, особенно в научно-исследовательских центрах, научно-исследовательских институтах, лабораториях и других промышленных предприятиях.
Как и любой настольный источник питания, вы можете использовать его в режиме постоянного напряжения (CV) или постоянного тока (CC).Обратитесь к прилагаемому руководству пользователя, чтобы узнать, как настроить выходное напряжение или постоянный ток.
Есть несколько механизмов защиты для дополнительной безопасности, такие как защита от перегрузки по току и защита от перегрева. Вентилятор охлаждения на основе датчика температуры помогает отводить тепло от источника питания.
Что касается пользовательского интерфейса, здесь есть пара семи сегментных дисплеев для вольтметра и амперметра, индикаторы для режимов CC, CV, OCP, пара колесиков для регулировки напряжения и тока, выходные клеммы (положительный, отрицательный и заземление). и выключатель.
Некоторые важные спецификации этого источника питания:
Выходное напряжение постоянного тока: 0–30 В
Выходной постоянный ток: 0–5 А
Входное напряжение переменного тока: 110 В при 60 Гц
Регулируемое напряжение и ток с разрешением 10 мВ и 1 мА
Регулировка линии: CV <0,01% + 3 мВ, CC <0,2% + 6 мА
Регулировка нагрузки: CV <0,01% + 3 мВ, CC <0,2% + 3 мА
Пульсации и шум на выходе: CV <1 мВ RMS, CC <3 мА RMS
Защитные функции: охлаждающий вентилятор на базе OCP и датчика температуры
Условия эксплуатации: температура 32 ° F — 102 ° F и относительная влажность <80%
Точность ЖК-дисплея: ± 2.5%
В комплект поставки входят:
Блок питания (TP3005T)
Шнур питания
Длинные измерительные провода 28 дюймов с зажимами типа «крокодил»
Руководство пользователя
В целом характеристики источника питания Tekpower TP3005T отлично. Если вы ищете недорогой линейный источник питания, то это один из доступных вариантов (немного дороже, если рассматривать эквивалентный импульсный источник питания). Но если вы ищете импульсный блок питания, продолжайте просматривать список.
Основные характеристики:
Линейно-регулируемый источник питания постоянного тока
Регулируемое напряжение и ток
Низкие пульсации и шум на выходе
Годовая гарантия производителя
Тяжелый при 12 фунтах. (из-за трансформатора)
Дорого, если вы посмотрите на другие импульсные блоки питания
Доступные с точки зрения линейных источников питания
Купите сейчас на Amazon
2. Цифровой импульсный источник питания Eventek
Eventek — еще один небольшой игрок что производит качественное цифровое испытательное и измерительное оборудование, такое как мультиметры, клещи, блоки питания и термометры.
Eventek KPS305D — доступный источник питания с регулируемым выходным напряжением от 0–30 В и выходным током от 0–5 А . Это импульсный источник питания, поэтому КПД составляет ≥ 89%, а вес — всего 3,2 фунта. (поскольку нет сетевого трансформатора).
Всего имеется четыре шкалы, две для напряжения (отдельные для точной и грубой настройки) и две для регулировки тока. Он поддерживает как CV, так и режим CC и автоматически преобразуется из одного режима в другой в зависимости от использования.
Кроме ручек, есть вольтметр и амперметр с разрешением дисплея 0,1В и 0,01А соответственно. Есть также индикаторы для режима CC и CV, тумблер включения / выключения и только положительные и отрицательные выходные порты (без заземления).
Имеется несколько функций защиты, таких как охлаждающий вентилятор на основе датчика температуры, защита от перегрузки по току, защита от перенапряжения и защита от короткого замыкания.
Ниже приведены некоторые важные спецификации блока питания Eventek KPS305D:
Выходное постоянное напряжение: 0–30 В
Выходной постоянный ток: 0–5 А
Стабилизация линии: CV <0.01% + 3 мВ, CC <0,2% + 6 мА
Регулировка нагрузки: CV <0,1% + 1 мВ, CC <0,1% + 3 мА
Пульсации на выходе и шум: CV <1 мВ RMS, CC <3 мА RMS
В комплект поставки этого блока питания входят:
Блок питания Eventek (KPS305D)
Два тестовых провода
Входной шнур питания
Руководство пользователя
Если вы ищете доступный импульсный блок питания, тогда вы Однозначно можно рассмотреть Eventek KPS305D.Подходит для начинающих, школ и учебных заведений.
Основные характеристики:
Доступный тип переключения Переменный источник питания
Легкий (всего 3,2 фунта)
Множественная защита
Предложение с возвратом денег на 30 дней и 12 месяцев ограниченной гарантии
Купить сейчас на Amazon
3. Источник питания постоянного тока Kungber SPS305
Если вы ищете надежный, но доступный по цене источник питания постоянного тока, вам определенно следует рассмотреть источник питания постоянного тока Kungber SPS305.
Это импульсный источник питания постоянного тока с регулируемым выходным напряжением от 0–30 В и выходным током от 0–5 А . Есть и другие варианты, такие как 30 В / 10 А, 60 В / 5 А и 120 В / 3 А.
Есть четыре диска для регулировки напряжения и тока с отдельными ручками для точных и грубых значений. Источник питания поддерживает как режим CV, так и режим CC с автоматическим преобразованием между режимами.
Модуль дисплея состоит из трех наборов 4-значных светодиодных дисплеев для отображения напряжения (с разрешением 0.01V), ток (с разрешением 0,001A) и мощность (с разрешением 0,1W). Переключатель включения / выключения расположен сзади.
Порты вывода состоят из положительной, отрицательной и заземляющей клемм. Кроме того, имеется USB-порт 5V / 2A , с помощью которого вы можете заряжать различные устройства или подавать питание на Arduino или ESP32.
С точки зрения безопасности, источник питания Kungber состоит из вентилятора с регулируемой температурой, перенапряжения, перегрузки по мощности, защиты от короткого замыкания и входного предохранителя на 5А.
Некоторые важные спецификации этого источника питания:
Входное напряжение переменного тока: 110 В 60 Гц
Выходное напряжение постоянного тока: 0 — 30 В
Выходной постоянный ток: 0 — 5 А
Линейное регулирование: напряжение ≤ 0,1% + 3 мВ, ток ≤ 0,2% + 3 мА
Регулировка нагрузки: напряжение ≤ 0,5% + 3 мВ, ток ≤ 0,2% + 3 мА
Пульсации и шум на выходе: напряжение ≤ 30 мВ RMS, ток ≤ 20 мА RMS
Условия работы: Температура 32 ° От F до 104 ° F, относительная влажность <80%
В комплект входят:
Блок питания Kingber SPS305
Шнур питания
Контрольные выводы
Руководство пользователя
Легкий (<3 фунта.), доступный и надежный блок питания с уникальным дисплеем (энергопотребление нагрузки) и USB-портом для зарядки.
Основные характеристики:
Регулируемый импульсный источник питания 0–30 В и 0–5 А
USB-порт 5 В / 2 А
Также отображает энергопотребление нагрузки
Очень легкий вес <3 фунта.
Подходит для любителей, новичков, студентов и даже профессионалов
Купить сейчас на Amazon
4. Источник питания постоянного тока Yescom
Yescom USA, начавшая свою деятельность как розничный продавец аксессуаров для мобильных телефонов, теперь предлагает широкий ассортимент продукции начиная от товаров для дома и сада до электроники.
Регулируемый импульсный источник питания Yescom имеет 0–30 В, выходного напряжения и 0–10 А регулировки выходного тока. Да, с максимальным напряжением 30 В и 10 А, этот источник питания может обеспечить 300 Вт непрерывной мощности в режимах CC и CV .
Благодаря нескольким функциям защиты, таким как защита от перенапряжения, перегрузки по току и перегрева (с охлаждающим вентилятором на основе датчика температуры), вы можете использовать этот источник питания при полной нагрузке в течение длительного времени без каких-либо перебоев.
Что касается пользовательского интерфейса, то передняя панель состоит из трехзначного вольтметра и амперметра с дисплеем с разрешением 0,1 В и 0,1 А соответственно. Также есть четыре ручки, по две для точной и грубой регулировки напряжения и тока. Помимо этого, есть индикаторы для режимов CV и CC, переключатель включения / выключения и три выходных порта (положительный, отрицательный и заземляющий).
Давайте посмотрим на некоторые важные спецификации этого источника питания:
Выходное напряжение постоянного тока: 0–30 В
Выходной постоянный ток: 0–10 А
Входное напряжение переменного тока: 110 В при 60 Гц
Регулировка линии: напряжение ≤ 0.05% + 1 мВ, ток ≤ 0,1% + 10 мА
Регулировка нагрузки: CV ≤ 0,1% + 1 мВ, CC ≤ 0,1% + 10 мА
Пульсации и шум на выходе: CV ≤ 10 мВ RMS), CC ≤ 20 мА RMS
Условия работы : Температура от 14 ° F до 104 ° F, относительная влажность <80%
В комплект входят следующие компоненты:
Источник питания постоянного тока
Шнур питания
Контрольные провода
Руководство пользователя
Это еще один доступный импульсный блок питания с диапазоном тока до 10А.Если вам не нужен такой высокий диапазон, вы можете выбрать даже недорогой вариант 5A.
Основные характеристики:
Регулируемый источник питания 0–30 В и 0–10 А
Множественная защита для длительного использования
Тестовые провода очень низкого качества
Купить сейчас на Amazon
5. KORAD DC linear digital источник питания
Korad Technology — компания, занимающаяся разработкой всех видов источников питания и электронных нагрузок (программируемых, высокомощных, коммутируемых, линейных и т. д.)).
KORAD KD3005D — еще один линейный регулируемый источник питания в списке , где выходное напряжение регулируется в диапазоне 0–30 В , а выходной ток регулируется в диапазоне 0–5 A . он поддерживает режимы CV и CC .
Передняя панель состоит из двух 4-значных светодиодных дисплеев , по одному для вольтметра и амперметра с разрешением настройки и считывания 10 мВ и 1 мА соответственно. Есть пара поворотных энкодеров для регулировки напряжения и тока с точной и грубой настройкой, интегрированные в одну ручку.Кроме них, есть индикаторы OCP, CV, CC, выключателя и трех выходных клемм (положительный, отрицательный и заземляющий).
Что касается защиты, то здесь есть вентилятор охлаждения с регулируемой температурой, защита от перенапряжения и перегрузки по току, а также защита от короткого замыкания.
Основные характеристики этого источника питания:
Входное напряжение переменного тока: переключаемое между 220 В, 50 Гц и 110 В, 60 Гц
Выходное напряжение постоянного тока: 0 — 30 В
Выходной постоянный ток: 0 — 5 А
Регулировка линии: Напряжение ≤ 0.01% + 2 мВ, ток ≤ 0,1% + 5 мА
Регулировка нагрузки: напряжение ≤ 0,01% + 3 мВ, ток ≤ 0,1% + 3 мА
Пульсация на выходе: напряжение ≤ 2 мВ RMS, ток ≤ 3 мА RMS
Условия эксплуатации: температура 32 ° F — 102 ° F и относительная влажность <80%. упомянутый ранее источник питания.Сравните характеристики и выберите подходящий, если вас интересует источник питания с линейной переменной мощностью.
Основные характеристики:
Регулируемый линейный источник питания 0–30 В и 0–5 А
Гарантия 2 года
Немного тяжелый (9,5 фунта).
Немного дороже
Купите сейчас на Amazon
6. NICE-POWER SPS3010 Регулируемый источник питания постоянного тока
Еще одним новым игроком в области регулируемых источников питания постоянного тока является бренд под названием NICE-POWER.
Источник переменного тока NICE-POWER SPS3010 — это импульсный источник питания, который может регулироваться от 0–30 В и 0–10 А . Учитывая эти значения, это очень доступный источник питания.
Передняя панель очень простая с парой 3-х разрядных светодиодных дисплеев для вольтметра и амперметра. Но разрешение (как при настройке, так и при считывании) составляет 0,1 В и 0,01 А , что не так уж и хорошо, если вам нужна очень точная настройка.
Есть пара ручек для регулировки напряжения и тока, а также переключатель включения / выключения.Выходные порты состоят из плюса, минуса и земли. Кроме того, имеется USB-порт 5V / 2A , который является дополнительной функцией, если вы хотите зарядить телефон или платы питания.
Защита: вентилятор охлаждения с регулируемой температурой, защита от перегрузки по току, перенапряжения и короткого замыкания.
Ниже приведены некоторые ключевые спецификации этого источника питания NICE-POWER:
Входное напряжение переменного тока: 110 В 60 Гц
Выходное напряжение постоянного тока: 0–30 В
Выходной постоянный ток: 0–10 А
Регулировка линии: Напряжение ≤ 1% + 10 мВ
Регулировка нагрузки: Напряжение ≤ 1% + 10 мВ
Пульсации и шум на выходе: Напряжение ≤ 1% от пика до пика
Условия эксплуатации: температура 14 ° F — 113 ° F и относительная влажность < 90%
В комплект поставки входит:
Источник питания постоянного тока
Шнур питания
2 тестовых провода
Руководство пользователя
Это недорогой источник питания постоянного тока с неточными значениями .Подходит для новичков, которые не хотят тратить много денег, но при этом получают надежный источник питания.
Основные характеристики:
Регулируемый источник питания 0–30 В и 0–10 А
Импульсный источник переменного тока
Только трехзначные показания
USB с 5 В и 2 А
Нет точного разрешения
Купить сейчас на Amazon
7. Регулируемый источник питания постоянного тока Dr. meter PS305DM
Dr.meter постепенно превращается в надежного производителя различных измерителей (PH-метр, мультиметр, светомер и измеритель влажности древесины) и источников питания.
Dr. meter PS305DM — доступный линейно регулируемый источник питания постоянного тока. Выходное напряжение можно отрегулировать от 0 — 30 В, , а выходной ток можно отрегулировать от 0 — 5A .
Есть пара 3-значных светодиодных дисплеев для вольтметра и амперметра с разрешением 0,1 В и 0,01 А .Кроме того, если ток нагрузки меньше 1 А, амперметр автоматически отображает ток в мА. Также есть индикаторы для режимов CV и CC .
Для регулировки напряжения и тока есть четыре ручки с отдельными ручками для точной и грубой настройки. Есть переключатель включения / выключения и переключатель запуска / остановки выхода. Выходные порты имеют три клеммы для положительного, отрицательного и заземления.
Поскольку это линейный источник питания , он содержит трансформатор, который является тяжелым компонентом и увеличивает общий вес устройства.Ручка сверху позволяет легко переносить его при желании.
Некоторые важные спецификации этого источника питания:
Входное напряжение переменного тока: 220 В, 50 Гц или 110 В, 60 Гц (выбираемый переключатель на задней панели)
Выходное напряжение постоянного тока: 0 — 30 В
Выходной постоянный ток: 0 — 5A
Регулировка линии: напряжение <0,01% + 3 мВ, ток <0,2% + 3 мА
Регулировка нагрузки: напряжение <0,01% + 3 мВ или 5 мВ (в зависимости от максимального тока), ток <0.2% + 3 мА
Выходная пульсация и шум: напряжение <0,5 мВ RMS или 1 мВ RMS (в зависимости от максимального тока), ток <3 мА RMS
Условия эксплуатации: температура 32 ° F — 102 ° F и относительная влажность <80%
В комплект поставки входят:
Источник питания постоянного тока
Шнур питания
Тестовый провод
Руководство пользователя
Если вы ищете недорогой линейный источник питания с низким выходным шумом, тогда Блок питания Dr.meter определенно хороший выбор.
Основные характеристики:
Регулируемый линейный источник питания 0–30 В и 0–5 А
Удобная ручка
Автоматическое преобразование между мА и А
12-месячная гарантия
Подходит для научных исследований, исследований и разработок D, чувствительная электроника и коммуникационные приложения
Купить сейчас на Amazon
Что такое источник питания постоянного тока? Зачем нам это нужно?
Как следует из названия, источник питания постоянного тока — это электрическое устройство, способное подавать напряжение постоянного тока на тестируемое устройство (DUT), которое часто является печатной платой или электронным продуктом.
Практически вся малогабаритная электроника и приборы работают от источника постоянного тока, либо от батареи, либо от адаптера переменного тока к постоянному току. Таким образом, при тестировании компонента или схемы инженер должен иметь возможность обеспечить необходимое питание для тестируемого устройства, чтобы проверить его работу и производительность.
Инженер может легко установить определенное напряжение (в соответствии с требованиями DUT), используя переменный / регулируемый источник питания постоянного тока, и подать его на схему или устройство. Поскольку каждая схема, компонент или устройство предъявляют уникальные требования к источнику питания, вполне реально использовать источник питания постоянного тока, который позволяет нам очень легко устанавливать определенное напряжение.
Какие бывают типы источников питания постоянного тока?
Регулируемый / переменный источник питания очень удобен в тестовых ситуациях, и поэтому источник питания стал важной частью электронного оборудования. Итак, давайте посмотрим на различные типы источников питания постоянного тока, которые обычно используются для обслуживания, разработки, тестирования и измерения.
В основном существует два типа источников питания постоянного тока. Это:
Линейные источники питания
Импульсные источники питания (также известные как импульсные источники питания или SMPS)
Линейные источники питания состоят из трансформатора, который понижает напряжение сети переменного тока до небольшого значения.Это небольшое переменное напряжение затем выпрямляется и стабилизируется до чистого источника постоянного тока.
Импульсный источник питания на руке намного сложнее, чем простой линейный источник питания. Напряжение сети переменного тока преобразуется в высокочастотные импульсы с помощью «переключающего» транзистора. Затем высокочастотный переменный ток понижается и выпрямляется для получения постоянного напряжения.
Каковы особенности источников переменного тока постоянного тока?
Постоянный ток / напряжение
Источник питания постоянного тока / напряжения согласно названию говорит, что обеспечивает постоянный ток, а также постоянное напряжение.Кроме того, это считается важной особенностью источника питания постоянного тока.
Основная причина использования регулируемого источника питания постоянного тока заключается в том, что вы можете установить желаемое напряжение и максимальный ток для нагрузки. Если нагрузке требуется ток, превышающий установленный ток, источник питания переходит в режим постоянного тока или постоянный ток, в котором выходной ток остается на уровне установленного тока, но будет падение напряжения.
Если для нагрузки требуется ток, который меньше установленного, то источник питания будет в режиме постоянного напряжения или постоянного напряжения.Здесь установленное напряжение остается постоянным, а ток зависит от нагрузки.
Несколько портов вывода
Некоторые блоки питания состоят из 2-3 выходов питания. Если вы используете несколько напряжений при тестировании различных цепей, то источник питания с несколькими выходами может стать для вас идеальным выбором.
Ряд пользователей выбирают источник питания с двойным / тройным выходом, в котором один выход подключается к цифровому логическому выходу, а другие выходы — для аналоговой схемы.
Некоторые из функций, которые вы найдете в источнике питания с несколькими выходами, — это настраиваемые ограничения напряжения, операции по времени, регистры памяти и возможность подключения двух последовательно соединенных каналов для более высокого напряжения или тока.
Программируемые
Программируемые блоки питания широко известны как системные блоки питания и обычно используются вместе с компьютерными системами для тестирования и производства.
Системные источники питания используют ряд компьютерных интерфейсов, таких как GPIB, IEEE-488, последовательная связь RS-232, интерфейсы USB и Ethernet.
Кроме того, следующие типы источников питания используют определенные языки команд, через которые инструкции отправляются на прибор через цифровой интерфейс.
Некоторые из используемых языков являются SCPI-подобными, частными и SCPI. Этот тип источника питания весьма полезен при работе со сложными установками, поскольку он позволяет управлять программируемым источником питания через компьютер. Следовательно, вам не нужно нажимать клавиши на передней панели прибора.
Нерегулируемый источник питания постоянного тока по сравнению с регулируемым — В чем разница?
Нерегулируемый источник питания постоянного тока
Нерегулируемый источник питания — это те источники питания, выходное напряжение которых не регулируется i.е., меняется с вводом. Простой нерегулируемый источник питания состоит из понижающего трансформатора (чтобы снизить напряжение сети переменного тока, скажем, до 12 В), диода и конденсатора (пример полуволнового нерегулируемого источника питания).
Нерегулируемый источник питания может обеспечивать постоянную выходную мощность, но выходное напряжение и ток могут изменяться (при увеличении напряжения ток уменьшается, и наоборот). Большинство современных источников питания постоянного тока регулируются, а нерегулируемые источники питания используются только в некоторых специальных приложениях.
Регулируемый источник питания постоянного тока
Многие современные источники питания постоянного тока не работают так, как мы упоминали выше. Итак, любая бытовая электроника, которую вы бы купили в наши дни, будет иметь регулируемый источник питания постоянного тока.
Стабилизированный источник питания постоянного тока может обеспечивать чистое, стабильное и постоянное выходное напряжение независимо от входного. Помимо этого, он имеет дополнительную схему, с помощью которой выходное напряжение может быть увеличено или уменьшено.
Возможно, это сделано для компенсации колебаний входного напряжения, а также колебаний тока из-за нагрузки.
Факторы, которые следует учитывать перед покупкой блока питания постоянного тока?
На рынке имеется ряд источников питания постоянного тока, но не каждое из них может вам подойти. Итак, мы рассмотрим некоторые из основных соображений, которые вам необходимо иметь в виду. Давайте обсудим: —
1. Точность
Это, пожалуй, самый важный фактор, который вы должны учитывать, прежде чем покупать лучший источник питания постоянного тока в 2021 году.
Технически это определяется как степень, в которой результат расчета, измерения и спецификации соответствует правильному стандарту или значению.
Помимо этого, он также определяет характеристики источника питания, точно совпадая с теоретическим значением.
Как правило, точность определяется качеством процесса регулирования и преобразования. Как текущие настройки, так и напряжение имеют связанные с ними характеристики точности.
Точность означает точку, в которой выходные значения соответствуют международным стандартам.
Большинство источников постоянного тока имеют встроенные измерительные схемы для измерения как тока, так и напряжения.
На всякий случай получаемый выходной сигнал нечеткий из-за незначительных ошибок в DAC, тогда лучший способ проверить точность — это измерить систему переменной мощности, с помощью которой получается значение настройки смещения.
2. Разрешение
Разрешение, возможно, еще один фактор, на который следует обратить внимание, если вы думаете о покупке электронного блока питания постоянного тока.
Возможно, это небольшое изменение тока или напряжения, которое происходит из-за устройства источника питания.
Другими словами, мы можем сказать, что разрешение — это абсолютный процент или значение полной шкалы.
Кроме того, ограничено количество ЦАП и дискретных уровней. Вы также должны иметь в виду, что чем больше битов, тем лучше разрешение вы получите.
3. Пульсация и шум
Выходной сигнал источника питания постоянного тока обычно называют случайным отклонением и периодом.
Пульсация обычно определяется как собственная составляющая выходного напряжения переменного тока, которая получается из-за внутреннего переключения, которое происходит в источнике питания.
Итак, когда сигнал рассматривается в частотной области, рябь демонстрирует ложные срабатывания.
С другой стороны, шум — это паразитное проявление внутри источника питания. Он появляется в результате высокочастотных всплесков выходного напряжения.
Шум в целом довольно случайный, и если вы посмотрите на него в частотной области, то заметите небольшое увеличение базового уровня.
Итак, если вы тестируете шум и пульсацию, вам следует иметь в виду несколько вещей.
Во-первых, нагрузка может существенно повлиять на пульсацию, поэтому важно проводить измерения, возможно, в тех же условиях нагрузки.
Кроме того, на пульсации также может влиять входное напряжение, поэтому вам следует проводить тесты при различных входных напряжениях.
Кроме того, ряд производителей применяют внешние конденсаторы на выходе источника питания для целей измерения.
4. Стабильность
Характеристики источника питания постоянного тока могут измениться при длительном использовании. Таким образом, для поддержания стабильности источника питания необходимо выполнить надлежащую калибровку и проверку.
5. Переходная характеристика
Переходная характеристика обозначается как величина отклонения выходного напряжения из-за изменения, которое происходит при нагрузке.
Итак, когда происходит изменение нагрузки, то либо в источнике питания накоплено много энергии, либо, возможно, ее недостаточно.Следовательно, он не может немедленно отреагировать в новом состоянии.
Таким образом, выходные конденсаторы будут отвечать за недостаток энергии или избыток энергии.
Значит, они предпочли бы израсходовать заряд, чтобы справиться с нагрузкой. В таком случае произойдет падение напряжения. Напротив, будет накапливаться избыточная энергия, что приведет к увеличению напряжения.
В контексте переходной характеристики есть несколько условий, при которых ее измерение может быть нарушено.
Некоторые из важных условий — это пусковой ток, скорость нарастания и конечный ток.Скорость нарастания напряжения оказывает значительное влияние на переходные процессы.
Причина в том, что чем быстрее будет изменение нагрузки, тем больше будет отклонение на выходе, прежде чем, наконец, источник питания справится с изменяющимися условиями.
Кроме того, начало и конец текущего уровня также могут оказать значительное влияние.
Наконец, для точного измерения переходной характеристики пользователю предпочтительно два канала осциллографа.
Каковы применения источников питания постоянного тока?
Источник питания постоянного тока используется как средство тестирования, используется в ряде отраслей промышленности, лабораториях, научно-исследовательских центрах и научно-исследовательских институтах.Давайте кратко рассмотрим область применения: —
1. Ремонт мобильных и портативных компьютеров центры
Он широко используется в анодировании, зарядке аккумуляторов, гальванике, светодиодных приложениях, производстве водорода, электролизе, электрохимических приложениях и т. Д. немного.
Кроме того, он также используется для автомобильных вуферов Transceiver, 3D-принтеров, светодиодных лент и аудиоусилителей.
2. Коммерческие и бытовые помещения
Источник питания постоянного тока обычно используется в ряде приложений сверхнизкого и низкого напряжения, особенно когда они питаются от солнечных энергетических систем или батарей.Кроме того, для ряда электронных схем также требуется источник питания постоянного тока.
Некоторые бытовые применения источников постоянного тока — это соединители, розетки, приспособления и переключатели, которые подходят для переменного тока.
Напротив, некоторые области применения в коммерческой недвижимости — это медицинские центры, офисные здания, магазины розничной торговли, торговые центры, отели, сельскохозяйственные угодья, многоквартирные жилые дома, гаражи, склады и т. Д.
3. Автомобильная промышленность
DC Блок питания широко используется в автомобильных аккумуляторах, который, возможно, обеспечивает питание, необходимое для освещения, запуска двигателя и системы зажигания.
4. Телекоммуникационная промышленность
В оборудовании, используемом для телефонной связи, используется стандартный источник питания — 48 В постоянного тока. Для обеспечения отрицательной полярности аккумуляторная батарея и положительный вывод системы электропитания заземлены.
5. Системы HVDC
В системах передачи электроэнергии HVDC используется постоянный ток для передачи большого объема электроэнергии.
Кроме того, для целей передачи на большие расстояния система HVDC оказывается менее дорогой, а электрические потери также низкими.
Заключение
Теперь вы узнали о ключевых факторах, улучшающих характеристики источника питания постоянного тока. Каким будет ваш следующий шаг? Какой вы собираетесь покупать? Низкая или высокая цена? Качество? или производительность?
Не путайте! Мы здесь, чтобы помочь вам!
Из всех 7 источников питания постоянного тока мы выбрали Kungber SPS305 DC Power Supply как лучший из-за его простой конструкции, надежности и точности.