Импульсный блок питания схема: расчеты на микросхеме sg3525, ir2153 для 5, 12, и 24В

Схемы блоков питания и зарядных устройств, самодельные источники питания (Страница 20)

Зарядные устройства Блок питания Альтернативное питание

Блок питания с гасящим конденсатором

Использование конденсаторов для понижения напряжения, подаваемого на нагрузку от осветительной сети, имеет давнюю историю. В 50-е годы радиолюбители широко применяли в бестрансформаторных источниках питания радиоприемников конденсаторы, которые включали последовательно в цепь …

0 5561 0

Блок питания Ступенька 5 — 9 — 12В на ток 1A

С появлением в продаже недорогих и надежных трехвыводных интегральных стабилизаторов напряжения, можно собрать простой блок питания на ряд наиболее часто применяемых напряжений. Блок питания состоит из понижающего …

2 4870 0

Источник питания с плавным изменением полярности +/- 12В

Особенность этого источника питания в том, что вращением ручки-регулятора можно не только изменять выходное напряжение, но и его полярность.

Практически напряжение регулируется от + 12 до —12 В. Достигнуто это благодаря немного необычному включению …

0 5294 0

Миниатюрный импульсный блок питания на напряжение 5-12В

Предлагаемый блок предназначен для питания от сети малогабаритных радиоэлектронных устройств (карманных радиоприемников, диктофонов, часов и т.д.). выходное напряжение может быть выбрано в пределах от 5 до 12 В. Одно из достоинств блока …

0 6844 0

Стабилизатор тока для зарядки батареи 6В (142ЕН5А)

В устройстве, собранном по схеме ниже (оно предназначено для зарядки 6-вольтовой батареи), транзистор VT1 выполняет функции нижнего плеча делителя (совместно с резистором Rl), управляющего работой микросхемы DA1 таким образом, что зарядный ток …

0 4379 0

Простой импульсный блок питания на микросеме KA3842 (UC3842, TL3842, GL3842, KIA3842)

Любой разработчик может столкнуться с проблемой создания простого и надежного источника питания для конструируемого им устройства. В настоящее время существуют достаточно простые схемные решения и соответствующая им элементная база, позволяющие создавать импульсные источники …

11 14014 3

Импульсный источник питания на 40 Вт

Электрическая схема однотактного импульсного преобразователя приведена ниже. Он работает на частоте примерно 50 кГц. В момент включения питания конденсаторы СЗ…С5 заряжаются через резистор R2. При этом кратковременный импульс напряжения с этого резистора через диод VD5 и…

0 4335 0

Экономичный импульсный блок питания на 2×25В 3,5А

Мощность блока питания — около 180 Вт, выходное напряжение 2×25 В при токе нагрузки 3,5 А. Размах пульсаций при токе нагрузки 3,5 А не превышает 10% для частоты пульсаций 100 Гц и 2% — для частоты 27 кГц. Выходное сопротивление не превышает 0,6 Ом. Габариты блока …

2 10600 11

Блок питания на ТВК-110 ЛМ 5-25В/1А

Блок питания обеспечивает двуполярное выходное напряжение, которое можно изменять от 5 до 25 В Максимальный ток нагрузки может достигать 1 А. При превышении этого тока или коротком замыкании по выходу срабатывает устройство …

0 5964 0

Импульсный сетевой блок питания УМЗЧ 2х25В, 20В, 10В

Принципиальная схема мощного импульсного блока питания для усилителя мощности низкой частоты, выходные напряжения ±25В, 20В и 10В. Основные технические характеристики блока питания следующие: напряжение питания — 200…240 В, выходные напряжения — ±25 В, 20 В и 10 В при токах нагрузки, соответственно, ЗА, 1 А и 3 А; КПД — 0,75. Принципиальная схема устройства показана …

6 5993 0

 1 …  16  17  18  19 20 21  22  23  24 

Блок питания схемы. БП на 60Вт

Схема устройства питания показана на рисунке. Катушка фильтра L1 намотана в 2-а провода МГТФ 0,33мм на кольце К16х8х5мм 2000НМ1 и содержит 20 витков. Трансформатор Т1 выполнен как требует блок питания на таком же кольце, первичная обмотка содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,14мм, обмотки 2 и 3 содержат по 35 витков провода ПЭВ-2 0,25мм, намотка производится в 2-а провода. Т2 выполнен на кольце К32х16х7мм, обмотка 1 содержит 250 витков провода ПЭВ-2 0,25мм, а 2 и 3 по 45 витков провода ПЭВ-2 от 0,4 до 1 мм провода, в зависимости от того какую силу тока нужно получить на выходе. Кольца необходимо крепить к плате немагнитными болтами. Между слоями всех обмоток во всех трансформаторах необходимо проложить изоляцию из фторопластовой ленты. БП необходимо экранировать корпусом из латуни толщиной 1мм, а экран соединить со средней точкой между С2 и С3. Экран с общим корпусом устройства не соединять, а корпус устройства в целом необходимо заземлить.

Схема импульсного источника питания

Печатная плата блока питания на 60Вт выполнена из двухстороннего стеклотекстолита, причём следует отметить, что фольга со стороны деталей сохраняется и соединяется с экраном источника питания. Отверстия под детали раззенковываются сверлом диаметром примерно в 2 раза большим чем само отверстие.

При выходной мощности блока питания до 100 – 150 мА радиаторы для VT1 и VT2 не требуются. Для DA1 и DA2 радиаторы необходимы в любом случае. При большой выходной мощности так же необходимо устанавливать на радиаторы мосты D2 и D3.

Каскад выходных транзисторов источника питания защищён от сквозного открывания логикой работы цифровых микросхем, которые обеспечивают на первичной обмотке Т1 импульсы управления в противофазе с промежутком между ними равным по длительности самому импульсу. Выходные транзисторы соединяются с платой проводами минимальной длины при максимальном диаметре сечения.

Кроме того, следует отметить, что в нагрузке схемы блоки питания необходимы емкости не менее 220 мкф, а при большой силе тока на выходе и того больше.

При наличии правильно собранной схемы, блок питания в настройке не нуждается. При возможных неясностях необходимо запитать логику от отдельного источника питания напряжением 8-10 вольт, а сетевое напряжение подавать через ЛАТР, начиная с 0 вольт. При этом необходимо наблюдать форму сигнала на концах первичной обмотки трансформатора Т2.

Сигнал должен повторять форму близкую к форме на первичной обмотке Т1, учётом на искажения за счёт первичной обмотки Т2. Если имеются отличия, то нужно проверять соответствующий транзистор.

Диодные мосты на выходе преобразователя необходимо подключать к обмоткам 2 и 3 Т2 в противофазе для выравнивания нагрузки на VT1 и VT2. Возможно несколько вариантов выполнения выходных выпрямителей и их согласования с обмотками. Для большей надежности работы, на входах стабилизаторов К142ЕН… необходимо устанавливать LC — фильтры, в крайнем случае (при небольших токах) возможно применение RC-цепочек для фильтрации ВЧ — составляющих выпрямленного напряжения.

mosfet — переключение между двумя источниками питания

спросил 6 лет, 3 месяца назад

Изменено 4 года, 4 месяца назад

Просмотрено 27 тысяч раз

\$\начало группы\$

Я разрабатываю схему, которая может использовать либо 5В от USB, либо более высокое напряжение (7-12В) от батареи. Если оба источника питания подключены одновременно, мне нужен какой-то электрический выключатель, который бы отключал аккумулятор и питал схему только от USB 5V. Но схема все равно должна работать, когда присутствует только один из источников. Я попытался разработать переключатель с использованием двух мосфетов, но не смог найти работающую схему.

Можно ли построить такую ​​схему, используя только два полевых МОП-транзистора? Кроме того, не беспокойтесь о регулировке напряжения, о которой позаботятся.

• блок питания
• МОП-транзистор
• переключатели
• двойной

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Вы можете получить специальные микросхемы, которые будут делать это, но выполнение этого с дискретными частями будет выглядеть примерно так:

^{имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab}

Все номера деталей являются номерами по умолчанию, а не рекомендуемыми.

Без отключения USB R1 обеспечивает отключение M3. R5 выключает M2, а R2 включает M1. Конечным результатом является то, что выход подключен к аккумулятору.

При питании от USB M3 включается. Это тянет затвор M2 вниз, включая его, который, в свою очередь, поднимает затвор M1 вверх и выключает его. Затем мощность течет через D1 (который должен быть диодом Шоттки) на выход.

D1 также защищает USB от перенапряжения, когда напряжение на C1 падает до уровня USB. Обратите внимание, что если аккумулятор находится под напряжением USB, то диод корпуса M1 будет подавать питание на аккумулятор. Это выходит за пределы заявленного рабочего диапазона, но если есть возможность, добавьте диод, чтобы предотвратить это.

C1 должен быть достаточно большим, чтобы предотвратить слишком сильное падение выходного напряжения во время переключения.

И теперь я жду, пока все остальные укажут на проблемы с этой схемой (или укажут, как это сделать с половиной частей), так как я уверен, что что-то упустил. ..

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Самый простой способ, который я могу придумать, состоит из 3 частей. CPC1117N, резистор и диод (например, 1N5819).

^{смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Работа должна быть очевидной – наличие источника USB +5 В отключает источник батареи 9 В, а D2 предотвращает обратное питание USB +5.

Эта схема не имеет защиты от понижения напряжения на входе USB+5 (например, вход 3 В может отключить аккумулятор и оставить на выходе только 2,5 В). Если вам это нужно, добавьте микросхему супервизора питания для переключения SSR. LM431 и два резистора тоже подойдут.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Это работа мониторов мощности.

Вы можете либо купить готовую схему, которая довольно умна в этом отношении, например, LTC4412, которая обеспечит низкие переходные процессы переключения и т. д.

Или вы можете сделать это сами, как вы сказали, из МОП-транзисторов. В принципе, да, одного или двух может быть достаточно, если у вас есть несколько запасных диодов, чтобы обеспечить несколько падений напряжения и избежать протекания тока в порт USB.

^{смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Недостатком этого является то, что работа от батареи приводит к трате энергии из-за падения напряжения на D2 – но это необходимо для того, чтобы V_GS M3 всегда был положительным, когда V_G = V_Bat, даже при большом падении напряжения на нагрузке.

Вы можете создать более элегантную версию этой схемы, используя идеологию КМОП, но, по логике, вы создадите не что иное, как две логические схемы: одну, которая проводит питание от батареи, если (не напряжение USB), и тот, который проводит питание от USB, если (напряжение USB).

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Что такое импульсный источник питания

Источники питания используются почти во всех электрических/электронных приложениях для обеспечения достаточного тока при требуемом напряжении. Существует два основных типа источников питания: линейные и импульсные. Оба могут использоваться взаимозаменяемо, но импульсные источники питания становятся все более и более популярными.

В этой статье давайте рассмотрим, что такое импульсные блоки питания, как они работают, а также их преимущества и недостатки по сравнению с традиционными линейными блоками питания.

Что такое импульсный источник питания (SMPS)?

Импульсный источник питания (также известный как импульсный источник питания, SMPS, коммутатор) — это электронное устройство питания, которое эффективно преобразует электрическую мощность из одного напряжения в другое.

Как правило, SMPS используется для передачи питания от источника постоянного/переменного тока на нагрузку постоянного тока (например, компьютер, мобильный телефон и т. д.). Большинство импульсных источников питания преобразуют более высокое напряжение (110 В или 220 В переменного тока) в гораздо более низкое постоянное напряжение, такое как 24 В, 12 В или 5 В.

Мы можем найти эти типы блоков питания почти в каждом электроприборе, особенно в тех, которые компактны. Например, можно взять адаптеры для зарядки мобильных телефонов, компьютеров, адаптеров для зарядки ноутбуков.

История импульсных источников питания

История импульсных источников питания восходит к 1836 году. Имеются свидетельства того, что катушки индуктивности использовались для создания всплесков высокого напряжения в экспериментах. Перемотка вперед почти на десятилетие, в 1959 в Bell Labs Мохамед М. Аталла и Давон Кан изобрели мощный полевой МОП-транзистор. Мощные полевые МОП-транзисторы на сегодняшний день являются наиболее широко используемыми переключающими устройствами в импульсных источниках питания.

Имеются записи о патентах, поданных IBM в 1958 году, где показана конструкция импульсного источника питания на основе транзисторных колебаний. Примерно в том же году General Motors Corporation (GM) также подала аналогичные патенты на конструкции SMPS.

Первым коммерческим и широко известным продуктом с импульсным источником питания был карманный калькулятор Hewlett Packard HP-35. Миниатюрный SMPS использовался для питания светодиодов, ПЗУ и других первичных элементов, таких как часы и регистры. Хотя проекты появляются у многих крупных поставщиков, патент на использование термина «импульсный источник питания (SMPS)» был подан в 1976 от Microchip Technology. Они выпустили первый интегрированный контроллер для импульсных блоков питания.

Что означает «переключение режима»?

Термин «режим переключения» или «режим переключения» происходит от работы SMPS. SMPS состоит из сложной схемы, работающей на очень высокой частоте (от 20 кГц до 10 МГц). Это высокоскоростное переключение позволяет импульсному источнику питания преобразовывать электроэнергию более эффективно, чем традиционные линейные источники питания.

Импульсный источник питания Принцип работы

Импульсный источник питания состоит из сложной схемы, которая содержит ряд силовых электронных подсхем для эффективного преобразования мощности из одного напряжения в другое.

Типичный SMPS имеет следующую блок-схему с этими ключевыми подразделами:

• Входной каскад
• Ступень переключения
• Выходной каскад
• Цепь управления

Входной каскад

Входной каскад питания обычно состоит из полной или полумостовой выпрямительной схемы, которая принимает мощность переменного тока в качестве входа и выдает отфильтрованный выход постоянного тока того же напряжения. Например, этот каскад может преобразовывать 110 В переменного тока в 110 В постоянного тока. Этот каскад также содержит дополнительные LC-фильтры (катушка индуктивности и конденсатор) для дальнейшего устранения любых пульсаций входной мощности.

Высокочастотный переключатель

Это наиболее важный этап источника питания. Как правило, SMPS имеет мощный полевой МОП-транзистор (один или несколько) в качестве основного коммутационного устройства. Сигнал ШИМ быстро включает и выключает полевой МОП-транзистор, который действует как переключатель. Это преобразует сглаженное постоянное напряжение входного каскада в высокочастотную прямоугольную волну. Коммутационное устройство работает в режиме непрерывной проводимости в большинстве источников питания для достижения большей эффективности преобразования.

 Этот колебательный источник подается на силовой трансформатор, который понижает или повышает напряжение в зависимости от соотношения первичной и вторичной обмоток. Некоторые источники питания имеют несколько обмоток для обеспечения обратной связи и получения нескольких выходных напряжений.

Выходной каскад

Выходной сигнал силового трансформатора также представляет собой колебательный сигнал, который дополнительно фильтруется выходным каскадом. Этот каскад также содержит фильтры, аналогичные входному каскаду, но способные обрабатывать больший ток при более низких напряжениях. Это заключительный этап схемы, который выводит мощность на подключенную нагрузку.

Схема управления

Коммутационное устройство (транзистор или полевой МОП-транзистор) должно быстро включаться и выключаться, чтобы генерировать прямоугольную волну, необходимую для питания силового трансформатора с помощью ШИМ-сигнала. Этот ШИМ-сигнал имеет как частоту, так и рабочий цикл. Рабочий цикл – это отношение между временем включения и общим временем цикла. Выходным напряжением SMPS можно управлять, увеличивая или уменьшая рабочий цикл ШИМ-сигнала, подаваемого на транзистор.

Когда нагрузка подключена, она начинает потреблять ток, и выходное напряжение SMPS падает. В этот момент отдельная схема должна быть в состоянии готовности, чтобы отслеживать выходное напряжение и, когда оно падает, увеличивать рабочий цикл ШИМ-сигнала. Точно так же, когда нагрузка отключена, цепь обратной связи уменьшает рабочий цикл, чтобы поддерживать желаемое выходное напряжение.

Что такое топологии SMPS

В коммерческих импульсных источниках питания используется множество топологий:

• Бак
  • Понижающая топология представляет собой неизолированную топологию понижающего напряжения постоянного тока. (т.е. от 24 В до 12 В постоянного тока)
  • Они потребляют меньший средний ток на входе и обеспечивают более высокий ток на выходе.
  • Примером понижающего преобразователя являются компьютерные блоки питания, в которых основной источник питания 12 В понижается для питания контроллеров USB 5 В и 1,8 В DRAM.
• Повышение
  • Это неизолированная топология повышения напряжения постоянного тока. (от 3,7 В до 5 В постоянного тока)
  Повышающие преобразователи
  • потребляют больший ток на входе и выдают меньший ток при более высоком напряжении на нагрузке.
  • В системах с батарейным питанием, таких как переносные системы освещения и электромобили, используются высокоэффективные повышающие преобразователи для преобразования более низкого напряжения в более высокое для питания приборов.
• Бак/Повышение
  • Комбинация топологий Buck и Boost. Эти схемы могут повышать или понижать вход в соответствии с желаемым выходом.
  Понижающе-повышающие преобразователи
  • используются там, где входное напряжение может быть выше или ниже требуемого выходного напряжения. Используя такой преобразователь, мы всегда можем гарантировать, что он обеспечит нужное выходное напряжение вне зависимости от входного напряжения. Однако обычно это связано с ограничениями, такими как диапазон входного напряжения (минимальное и максимальное входное напряжение.
  ).

Вышеупомянутые топологии являются самыми простыми топологиями. Однако они не имеют гальванической развязки, как трансформаторы. Поэтому существуют более продвинутые топологии, в которых используются более сложные трансформаторы для обеспечения необходимых функций безопасности при сохранении той же функциональности.

• Обратный ход
  • Улучшенная версия понижающего преобразователя обеспечивает ту же функциональность с гальванической развязкой.
• Передний преобразователь
  • Изолированная топология SMPS более эффективна, чем топология обратного хода.

Цепь импульсного источника питания

Хотя управление SMPS может показаться сложным и трудным в обращении, существуют специальные ИС контроллера SMPS, такие как TNY267, TEA173X и VIPER22A, которые имеют встроенный генератор PWM и многие другие расширенные функции, такие как управление с обратной связью. и защита от короткого замыкания/перенапряжения.

Ниже показано типичное применение TNY267 от Power Integrations, простого контроллера SMPS в автономном режиме, который может выдавать 12 В 1 А постоянного тока с использованием источника переменного тока 230 В.

Вход Vin представляет собой вход переменного тока 100–300 В (также может быть постоянным током), вход защищен предохранителем и металлооксидным варистором для защиты цепи от скачков перенапряжения. Мостовой выпрямитель D3 и конденсатор C2 вместе преобразуют входной сигнал переменного тока в 100–300 В постоянного тока. Выходное напряжение этого каскада составляет около [входное напряжение * 1,4] из-за среднеквадратичных значений.

Вместе D2 и D4 образуют схему подавления переходных процессов, защищающую TNY267 от всплесков обратной ЭДС. D1 и C1 выпрямляют вторичный выход трансформатора T1, который является желаемым выходным напряжением.

R1, D5 и R2 образуют цепь обратной связи для регулирования выходного напряжения в соответствии с изменяющимися условиями нагрузки. Это помогает TNY267 поддерживать постоянное выходное напряжение на уровне 12 В.

Преимущества и недостатки импульсных источников питания

Импульсные источники питания имеют много преимуществ:

• Меньше по размеру, поэтому подходит для компактных устройств
• Из-за компонентов на основе полупроводников, SMPS легче по весу
• Очень эффективен, чем линейные источники питания (обычно 70–95 %)
• Поддерживает более широкий диапазон входного и выходного напряжения
• Обеспечивает дополнительные функции, такие как регулируемые выходы и функции безопасности, такие как защита от короткого замыкания, перенапряжения, перегрузки по току и перегрева
• Меньшее тепловыделение, поэтому требуется минимальное активное охлаждение

Однако у SMPS есть и недостатки, которые иногда делают их непригодными для определенных применений. Например, SMPS представляет собой гораздо более сложную схему, чем традиционная линейная схема. Поэтому существует множество компонентов, которые могут работать со сбоями и мешать работе блока питания.

Кроме того, SMPS известны своими более высокими EMI (электромагнитными помехами) и электрическими шумами, поскольку они работают на высоких частотах. Плохо спроектированный SMPS может вызвать сбои, а иногда даже необратимо повредить чувствительную электронику, питаемую от них.

В области энергетики импульсные источники питания также создают гармонические искажения в электросети и иногда могут потребовать дополнительной коррекции коэффициента мощности, если они не встроены в источник питания.

Линейный и импульсный источник питания

Основное различие между импульсными и линейными источниками питания заключается в их эффективности. Импульсные источники питания чрезвычайно эффективны по сравнению с линейными источниками питания, которые, как правило, рассеивают больше энергии в виде тепла.

В линейных источниках питания переменного/постоянного тока обычно используются трансформаторы для понижения входного переменного напряжения и последующего его выпрямления с помощью диодов и фильтров с использованием конденсаторов. Это обеспечивает очень низкую пульсацию на выходе, но за счет снижения эффективности (около 30%-60%). Они также имеют тенденцию быть очень громоздкими из-за размера и веса трансформатора. Линейные источники питания не могут работать с переменным входным напряжением, если они не разработаны специально.

С другой стороны, линейные преобразователи постоянного тока понижают напряжение, рассеивая падающее напряжение в виде тепла. Следовательно, линейные регуляторы сильного тока требуют более сложного активного охлаждения для правильной работы. Однако линейные поставки отличаются простотой бездействия и относительно низкой стоимостью реализации. Также изолированы выходы линейных (трансформаторных) источников питания.

SMPS в этом случае отличается КПД от 80% и выше при минимальных потерях мощности.