Линейный блок питания схема: Конструкция линейного источника питания

Содержание

Как самому сделать мощный регулируемый лабораторный блок питания 0-30 вольт 0-3 ампер

Всем привет. Сегодня заключительный обзор, сборка лабораторного линейного блока питания. Сегодня много слесарных работ, изготовление корпуса и финальная сборка. Обзор размещен в блоге «DIY или Сделай Сам», надеюсь я тут никого не отвлекаю и не кому не мешаю тешить свой взгляд прелестями Лены и Игоря))). Всем кому интересны самоделки и радиотехника — Добро пожаловать!!!
ВНИМАНИЕ: Очень много букв и фото! Трафик!

Добро пожаловать радиолюбитель и любитель самоделок! Для начала давайте вспомним, этапы сборки лабораторного линейного блока питания. Непосредственно к данному обзору не имеет отношения, потому разместил под спойлер:

Этапы сборки

Первый обзор. Сборка силового модуля. Плата, радиатор, силовой транзистор, 2 переменных многооборотных резистора и зеленый трансформатор (из Восьмидесятых ®) Как подсказал мудрый
kirich
, я самостоятельно собрал схему, которую китайцы продают в виде конструктора, для сборки блока питания. Я сначала расстроился, но потом решил, что, видать схема хороша, раз китайцы её копируют… В то же время вылезли и детские болячки этой схемы (которые полностью были скопированы китайцами), без замены микросхем на более «высоковольтные», на вход нельзя подавать больше 22 вольт переменного напряжения… И несколько более мелких проблем, которые подсказали мне наши форумчане, за что им огромное спасибо. Совсем недавно будущий инженер «AnnaSun» предложила свою версию избавления от трансформатора. Конечно каждый может модернизировать свой БП как угодно, можно и импульсник поставить в качестве источника питания. Но у любого импульсника (быть может кроме резонансных) на выходе куча помех, и эти помехи частично перейдут на выход ЛабБП… А если там имульсные помехи, то (ИМХО) это не ЛабБП. Потому я не буду избавляться от «зеленого трансформатора».

Поскольку это линейный блок питания, у него есть характерный и существенный недостаток, вся лишняя энергия выделяется на силовом транзисторе. Для примера, на вход мы подаем 24В переменного напряжения, которое после выпрямления и сглаживания превратится в 32-33В. Если на выход присоединить мощную нагрузку, потребляющую 3А при напряжении 5В, вся оставшаяся мощность (28В при токе 3А), а это 84Вт, будет рассеиваться на силовом транзисторе, переходя в тепло. Одним из способов предотвратить эту проблему, и соответственно повысить КПД, это поставить модуль ручного или автоматического переключения обмоток. Данный модуль был рассмотрен в 2-м моем обзоре:
Для удобства работы с блоком питания и возможности мгновенного отключения нагрузки, с схему был введен дополнительный модуль на реле, позволяющий включать или выключать нагрузку. Этому был посвящен мой третий обзор.

К сожалению, из-за отсутствия нужных реле (нормально замкнутых), данный модуль работал некорректно, потому он будет заменен другим модулем, на D-триггере, позволяющий включать или выключать нагрузку при помощи одной кнопки.

Вкратце расскажу про новый модуль. Схема довольно известная (прислали мне ссылку в личку):

Немножко модифицировал её под свои нужды и собрал такую плату:

С обратной стороны:

На это раз никаких проблем не было. Все работает очень четко и управляется одной кнопкой. При подаче питания, на 13 выходе микросхемы всегда логический ноль, транзистор (2n5551) закрыт и реле обесточено — соответственно нагрузка не подключена. При нажатии кнопки, на выходе микросхемы появляется логическая единица, транзистор открывается и реле срабатывает подключая нагрузку. Повторное нажатие на кнопку возвращает микросхему в исходное состояние.

Какой же блок питания без индикатора напряжения и тока? Потому в 4-м обзоре я попытался сделать ампервольтметр самостоятельно. В принципе получился неплохой прибор, однако он имеет некоторую нелинейность в диапазоне от 0 до 3.2А. Эта погрешность никак не будет влиять при использовании данного измерителя, скажем в зарядном устройстве для АКБ автомобиля, но недопустима для Лабораторного БП, потому, я заменю этот модуль, китайскими щитовыми прецизионными вольтметром и амперметром с дисплеями, имеющими 5 разрядов… А собранный мною модуль найдет применение в какой-нибудь другой самоделке.


Наконец-то приехали из Китая более высоковольтные микросхемы, о чем я Вам рассказал в 5-ом обзоре. И теперь можно подавать на вход 24В переменного тока, не опасаясь, что пробьет микросхемы…

Теперь дело осталось за «малым», изготовить корпус и собрать все блоки вместе, чем я и займусь в этом финальном обзоре по данной тематике.
Поискав готовый корпус, ничего подходящего не нашел. У китайцев есть неплохие коробки, но, к сожалению, цена их, а особенно стоимость доставки — запредельная…

Отдать китайцам 60 баксов мне «жаба» не позволила, да и глупо такие деньги отдавать за корпус, можно еще немного добавить и купить готовый ЛабБП. По крайней мере, корпус из этого Бп выйдет хороший.

Потому я поехал на строительный базар и купил 3 метра алюминиевого уголка. С его помощью будет собран каркас прибора.
Подготавливаем детали нужного размера. Расчерчиваем заготовки и спиливаем уголки при помощи отрезного диска. Обзор на мою версию дремеля.


Затем выкладываем заготовки верхней и нижней панели, чтобы прикинуть, что получится.

Пробуем расположить модули внутри

Сборка идет на потайных винтах (под шляпку зенкером, разенковывается отверстие, что бы головка винта не выступала над уголком), и гайках с обратной стороны. Потихоньку появляются очертания каркаса блока питания:

И вот каркас собран… Не очень ровный, особенно по углам, но думаю, что покраска скроет все неровности:

Размеры каркаса под спойлером:

Измерение размеров

К сожалению времени мало свободного, потому слесарные работы продвигаются медленно. Вечерами за неделю изготовил лицевую панель из листа алюминия и панельку под вход питания и предохранитель.



Расчерчиваем будущие отверстия под Вольтметр и Амперметр. Посадочное гнездо должно быть размерами 45.5мм на 26.5мм
Обклеиваем посадочные отверстия малярным скотчем:

И отрезным диском, при помощи дремеля делаем пропилы (скотч нужен, что бы не выйти за размеры гнезд, и не испортить панель царапинами) Дремель быстро справляется с алюминием, но на 1 отверстие уходит 3-4 отрезных диска

Опять была заминка, банально, кончились отрезные диски для дремеля, поиск по всем магазинам Алматы ни к чему не привел, потому пришлось ждать диски из Китая… Благо пришли быстро за 15 дней. Дальше работа пошла более весело и быстро…
Пропилил дремелем отверстия под цифровые индикаторы, и обработал напильником.


Ставим на «уголки» зеленый трансформатор

Примеряем радиатор с силовым транзистором. Он будет изолирован от корпуса, так как на радиаторе установлен транзистор в корпусе ТО-3, а там сложно изолировать коллектор транзистора от корпуса. Радиатор будет стоять за декоративной решеткой с вентилятором охлаждения.


Обработал наждачкой на бруске лицевую панель. Решил примерить все что будет на ней закреплено. Получается вот так:

Два цифровых измерителя, кнопка включения нагрузки, два многооборотных потенциометра, выходные клеммы и держатель светодиода «Ограничение тока». Вроде ничего не забыл?

С обратной стороны лицевой панели.
Разбираем все и красим черной краской с баллончика каркас блока питания.

На заднюю стенку прикрепляем на болты декоративную решетку (куплено на авторынке, анодированный алюминий для тюнига воздухозабора радиатора 2000 тенге (6.13USD))

Вот так получилось, вид с обратной стороны корпуса блока питания.

Ставим вентилятор для обдува радиатора с силовым транзистором. Я прикрепил его на пластиковые черные хомуты, держит хорошо, внешний вид не страдает, их почти не видно.

Возвращаем на место пластиковое основание каркаса с уже установленным силовым трансформатором.

Размечаем места крепления радиатора. Радиатор изолирован от корпуса прибора, т.к. на нем напряжение равное напряжению на коллекторе силового транзистора. Думаю, что он хорошо будет обдуваться вентилятором, что позволит значительно снизить температуру радиатора. Вентилятор будет управляться схемой снимающей информацию с датчика (терморезистора) закрепленного на радиаторе. Таким образом вентилятор не будет «молотить» в пустую, а будет включатся при достижении определенной температуры на радиаторе силового транзистора.

Прикрепляем на место лицевую панель, поглядеть что получилось.

Декоративной решетки осталось много, потому решил попробовать сделать П-образную крышку корпуса блока питания (на манер компьютерных корпусов), если не понравится, переделаю на что-нибудь другое.

Вид спереди. Пока решетка «наживлена» и еще не плотно прилегает к каркасу.

Вроде неплохо получается. Решетка достаточно прочная, можно смело ставить сверху что-либо, ну а про качество вентиляции внутри корпуса, даже не стоит говорить, вентиляция будет просто отличная, по сравнению с закрытыми корпусами.

Ну чтож, продолжаем сборку. Подключаем цифровой амперметр. Важно: не наступайте на мои грабли, не используйте штатный разъем, только пайка непосредственно к контактам разъема. Иначе будет в место тока в Амперах, показывать погоду на Марсе.

Провода для подключения амперметра, да и всех остальных вспомогательных устройств должны быть максимально короткими.
Между выходными клеммами (плюс-минус) установил панельку из фольгированного текстолита. Очень удобно прочертив изолирующие бороздки в медной фольге, создавать площадки для подключения всех вспомогательных устройств (амперметр, вольтметр, плата отключения нагрузки и т.п.)

Основная плата установлена рядом с радиатором выходного транзистора.

Плата переключения обмоток установлена над трансформатором, что позволило значительно сократить длину шлейфа проводов.

Наступил черед собрать модуль дополнительного питания для модуля переключения обмоток, амперметра, вольтметра и т.п.
Поскольку у нас линейный — аналоговый БП, будем использовать так же вариант на трансформаторе, никаких импульсных блоков питания. 🙂
Вытравливаем плату:

Впаиваем детали:

Тестируем, ставим латунные «ножки» и встраиваем модуль в корпус:

Ну вот, все блоки встроены (кроме модуля управления вентилятором, который будет изготовлен позже) и установлены на свои места. Провода подключены, предохранителя вставлены. Можно проводить первое включение. Осеняем себя крестом, закрываем глаза и даем питание…

Бабаха и белого дыма нет — уже хорошо… Вроде на холостом ходу ничего не греется… Нажимаем кнопку включения нагрузки — зажигается зеленый светодиод и щелкает реле. Вроде все пока нормально. Можно приступать к тестированию.

Как говорится, «скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается». Опять выплыли подводные камни. Модуль переключения обмоток трансформатора работает некорректно с силовым модулем. При напряжении переключения с первой обмотки на следующую происходит скачек напряжения, т.е при достижении 6.4В происходит скачек до 10.2В. Потом конечно можно уменьшить напряжение, но это не дело. Сначала я думал, что проблема в питании микросхем, поскольку их питание тоже от обмоток силового трансформатора, и соответственно растет с каждой последующей подключенной обмоткой. Потому попробовал дать питание на микросхемы с отдельного источника питания. Но это не помогло.
Потому есть 2 варианта: 1. Полностью переделать схему. 2. Отказаться от модуля автоматического переключения обмоток. Начну с 2 варианта. Полностью без переключения обмоток я остаться не могу, потому как вариант мириться с печкой мне не нравится, потому поставлю тумблер- переключатель позволяющий выбирать подаваемое напряжение на вход БП из 2-х вариантов 12В или 24В. Это конечно «полумера», но лучше чем вообще ничего.
Заодно решил поменять амперметр на другой подобный, но с зеленым цветом свечения цифр, поскольку красные цифры амперметра светятся довольно слабо и при солнечном свете их плохо видно. Вот что получилось:

Вроде так получше. Возможно, так же, что я заменю вольтметр на другой, т.к. 5 разрядов в вольтметре явно избыточно, 2 разряда после запятой вполне достаточно. Варианты замены у меня есть, так что проблем не будет.

Ставим переключатель и подключаем к нему провода. Проверяем.
При положении переключателя «вниз» — максимальное напряжение без нагрузки составило около 16В

При положении переключателя вверх — доступно максимальное напряжение для данного трансформатора 34В (без нагрузки)

Теперь ручки, долго не стал придумывать варианты и нашел пластмассовые дюбели подходящего диаметра, как внутреннего, так и внешнего.

Отрезаем трубочку нужной длины и надеваем на штоки переменных резисторов:

Затем надеваем ручки и фиксируем винтами. Поскольку трубка дюбеля достаточно мягкая, ручка фиксируется очень хорошо, что бы сорвать её необходимы значительные усилия.

Обзор получился очень большим. Потому не буду отнимать Ваше время и вкратце протестируем Лабораторный блок питания.
Помехи осциллографом мы уже смотрели в первом обзоре, и с тех пор ничего не изменилось в схемотехнике.
Потому проверим минимальное напряжение, ручка регулировки в крайнем левом положении:

Теперь максимальный ток

Ограничение тока в 1А

Максимальное ограничение тока, ручка регулировки тока в крайне правом положении:

На этом Всё мои дорогие радиогубители и сочувствующие… Спасибо всем, кто дочитал до конца. Прибор получился брутальный, тяжелый и я надеюсь надежный. До новых встреч в эфире!

UPD: Осциллограммы на выходе блока питания при включении напряжения:

И выключения напряжения:

UPD2: Друзья с форума «Паяльник» дали идею, как с минимальными переделками схемы запустить модуль переключения обмоток. Спасибо всем за проявленный интерес, буду доделывать прибор. Поэтому — продолжение следует.

Линейные блоки питания: простота конструкции и ремонта


Линейные блоки питания — это источник питания, не содержащий никаких коммутационных или цифровых компонентов. Он обладает некоторыми замечательными характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, невосприимчивость к помехам от сети, простота, надежность, простота конструкции, расчета и ремонта.

БП также могут генерировать как очень высокие напряжения (тысячи вольт), так и очень низкие напряжения (менее 1V). Линейные блоки питания могут легко генерировать несколько выходных напряжений. С другой стороны, они большие по размеру, тяжелые и требуют большего теплоотвода. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, были созданы задолго до появления полупроводников.

Что такое линейные блоки питания

Линейные блоки питания могут быть фиксированными, например, как источник питания 5V, который может потребоваться для логической схемы, или несколько фиксированных блоков питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12V). На настольном лабораторном блоке питания вы можете использовать источник переменного тока. В дополнение к одиночным источникам вы также можете получить двойные схемы питания, например, для схем операционного усилителя ±15V, и даже БП двойного контроля, которые синхронизированы по напряжению друг с другом.

Некоторые примеры:

  • +5V логические и микропроцессорные схемы
  • +12V LED освещение, общая электроника
  • Схемы операционного усилителя ±15V
  • Стендовое испытательное питание 0-30V
  • +14,5V зарядное устройство

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

Компоненты линейного блока питания

  • Секция ввода сети содержит компоненты подключения к электросети, обычно выключатель, предохранитель и контрольную лампочку. Используйте хорошее заземление и изолируйте все силовые части внутренней проводки изоляционным материалом для защиты от случайного контакта.
  • Трансформатор выбирают в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все другие цепи от сетевых контактов. Трансформатор может иметь несколько отводов первичной обмотки, чтобы обеспечить различное входное напряжение сети, и несколько отводов вторичной обмотки, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между отводами первичной и вторичной обмоток имеется экран из медной фольги, который способствует уменьшению емкостной связи с высокочастотным сетевым шумом.
  • Выпрямитель может быть таким же простым, как одинарный диод (не подходит), двухполупериодный мост с центральным ответвлением или двухполупериодный мост. Следует использовать выпрямительные диоды более мощные, чем рассчитывалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно возникают из-за выхода из строя диода, которые горят либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети.
  • Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). При установке диодов держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла. В высоковольтных источниках питания часто встречаются небольшие конденсаторы, подключенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстанавливаться.
  • Конденсатор является постоянно работающим компонентом и должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec*1,414), а затем быстро отдавать накопленную энергию в нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон бумаги из алюминия, заполненный маслом. Однако, они имеют свойство со временем высыхать и, как следствие, терять свою емкость. Если возможно, разместите их подальше от источников тепла при компоновке.
  • Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое последовательное сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями. Вы можете использовать их в цепи регулятора. При разводке схемы, старайтесь свести все заземления в одну точку. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1кОм будет достаточно.
  • На рисунке ниже зеленая кривая представляет собой то, как форма волны выглядела бы без конденсатора, а красная форма волны — это «заряд» конденсатора на каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки. Результирующая форма волны — это пульсирующее напряжение.
  • Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. Будет отдельная статья о регуляторах, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на основе интегральной микросхеме с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.

Линейные блоки питания — проектирование

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

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

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

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

В двухполупериодном мосту ток составляет 1,8*I нагрузки. На центральном отводе, это 1,2*I нагрузки. Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.

Теперь мы переходим обратно к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны учитывать допуски. Если мы будем следовать только минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня падения напряжения, что окажет значительное влияние на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207V.

Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:

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

Vreg — падение напряжения регулятора, Vrect — падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2*0,7 для цепи центрального отвода и 4*0,7 для полного моста. Пульсации напряжения V было указано как 10% от 12V или 1,2V, поэтому:

Это означает, что готового трансформатора на 15V должно хватить. Бывает, что вы не можете найти подходящий трансформатор, но есть в наличии другой, с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на стабилизаторе будет более высокое напряжение и, как следствие, большая мощность, рассеиваемая его радиатором.

Последнее, что нужно сейчас указать, — это габаритная мощность трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка — думать, что ВА будет Vsec*Iload, т.е. 15*1 = 15VA. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому в зависимости от конфигурации, нагрузка 1,2 или 1,8*I означает большую разницу, то есть 1,8*1*15 = 27 ВА.

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

Теперь мы можем добавить в регулятор последние несколько компонентов:

Для C1 мы рассчитали его на 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ. Назначение C2 и C3 — обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. Конденсаторы C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале эти емкости должны быть танталового типа, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить значение.

Шунтирующим диодом D3 часто пренебрегают, но он важен. Если произойдет короткое замыкание на входе регулятора, любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разрядится на заднюю часть регулятора и, возможно, спалит его. Но D3 спасает от такой ситуации.

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

Если вы сделаете R6 = 220, тогда для любого напряжения между Vmax и Vmin, R7 = (176*Vout) — 220. Итак, если вы хотите 9V, R7 будет 176*9 — 220 = 1k4. Вы также можете использовать двойной подстроечный резистор от 5 до 10kОм (линейный) для одновременной регулировки обеих сторон. Трансформатор с вторичной обмоткой 25/0/25 подойдет. C8 и C9 обеспечивают помехоустойчивость и могут составлять 10 мкФ. C10 и C11 — 1 мкФ, а C4 и C7 — 1000 мкФ. Минимальное выходное напряжение составляет около 1,25V.

Примеры небольших линейных блоков питания своими руками:

Разборка и схема простого китайского лабораторного БП

Лабораторный блок питания PS-1503D – это практически самый дешевый регулируемый китайский блок питания из представленных на Али.

Технические данные лабораторного источника питания постоянного тока:

  • модель: PS-1503D
  • производитель: Long Wei
  • плавная регулировка выходного напряжения 0-15 В
  • ток до 3,0 А в режиме работы CV (стабилизация выходного напряжения)
  • линейный источник питания на трансформаторе
  • вольтметр: светодиодный дисплей с разрешением 0,1 В
  • амперметр: светодиодный дисплей с разрешением 0,01 А
  • одновременное считывание напряжения и тока на выходе
  • пассивное охлаждение большим радиатором.

В комплекте кабель с зажимами на конце типа «крокодил» длиной около 80 см, видно что самые дешевые штекера и жила кабеля около 0,5 мм2 всего.

Первое впечатление – довольно прочный корпус из листового металла толщиной 1 мм.

Перейдем к тому, что больше всего нравится радиолюбителям, то есть к внутренней части блока питания.

БП построен на базе популярной микросхемы LM723. А за электропитание стабилизатора отвечает трансформатор, который довольно сильно гудит при работе. Регулируемый транзистор – 2N3055. Вольтметр и амперметр на знаменитом чипе ICL7106.

Одни из вариантов схемы включения LM723 показан выше (с повышением тока до 20 А за счёт параллельного включения транзисторов).

Фото замеров тока и напряжения

Как видим, блок питания выдает максимум 12 В при токе 3 А, что ниже заявленного производителем. Неспособность отрегулировать ограничение по току также может быть недостатком. Еще нет защиты от короткого замыкания, что плохо, долго в режиме КЗ он не протянет.

Если кому-то время от времени требуется запитать Ардуино или вентилятор от компьютера, думаю, этого блока питания будет достаточно, но отсутствие слаботочной защиты сильно повышает риск для электроники.

Такой регулируемый блок конечно питания лучше, чем никакой, но давайте посмотрим правде в глаза, сегодня это реликвия с очень слабыми параметрами. В настоящее время уже преобладают импульсные преобразователи с гораздо более высоким КПД.

Глядя на печатную плату самого блока питания можно увидеть, что не все компоненты к ней припаяны. Так что БП вероятно собран в более дешевом варианте, где производитель сэкономил доллар на нескольких элементах, за счет функциональности всего источника питания. Удивляет наличие трансформатора, импульсный преобразователь был бы более дешевым решением.

Но с минимальными знаниями схемотехники LM723, думаем понятно как добавить ограничение тока в схему. В крайнем случае вставить в схему один резистор 0,33 Ом и протянуть два провода к переключателю токового режима защиты.

В любом случае на плате как раз показан один такой резистор, так как он есть из измерения тока, его также можно позаимствовать для целей защиты от короткого замыкания.

Линейный блок питания с защитой от КЗ | Хитрый электрик

Продолжаем тему изготовления различных блоков питания. Сегодня речь пойдет о линейном блоке питания, который очень долго валялся недоделанный под рабочим столом. Основу устройства составляет лабораторный блок питания с защитой от КЗ и стабилизацией тока по схеме из видео Дана Слуцкера. Если кому интересно – наберите в ютубе. Вот сама схема блока питания:

Схема блока

Схема блока

Как видно схема очень простая и надежная. Ломаться практически нечему. В своем блоке я не стал делать регулировку для кулера,которая представляет собой нижнюю половину схемы, а просто запитал его через стабилизатор на 12 вольт L7812.

Корпус взял от какого-то лабораторного прибора, удалил из него всё лишнее с помощью ножовки, болгарки, кусачек.

Корпус для блока

Корпус для блока

Пилим, пилим…

Пилим, пилим…

Печатку сделал методом ЛУТ, трансформатор взял советский, залитый зеленой краской с выходом на 24 вольта. Процесс сборки показан в фото ниже.

Прикрепил ножки и трансформатор

Прикрепил ножки и трансформатор

Данный блок питания имеет защиту от кз на выходе, проверял лично, защита работает быстро, транзистор не успевает сгореть.

Размещаем элементы

Размещаем элементы

Пробую все вместить

Пробую все вместить

Вообще линейный блок питания работает как то мягко, приятно им пользоваться, несмотря на приличный вес и габариты. Таким блоком вполне можно заряжать небольшие аккумуляторы, запитывать потребителей с током до 3 ампер, применять при опытах и наладке.

Пришлось поднять верх, закрыл решеткой от воздушного фильтра

Пришлось поднять верх, закрыл решеткой от воздушного фильтра

Готовый вариант

Готовый вариант

Мне он понравился своей простотой и надежностью. Схему легко можно дорабатывать под свои нужды, ввести плавную регулировку тока, усилить для тока до 10 ампер, например, вот так:

С плавной регулировкой тока, зу, наващиватель.

С плавной регулировкой тока, зу, наващиватель.

Очень хотелось бы увидеть схемы, по каким вы собирали линейные блоки и реальные отзвывы о работе. Спасибо за внимание! Оставайтесь на канале!

Импульсные блоки бесперебойного питания для LED-лент и видеонаблюдения. Схема подключения на DIN-рейку | Публикации

Приветствую, с вами инженер Рик! В этом материале я хочу затронуть тему, которая теоретически кажется простой, но, когда дело доходит до практики, многие сталкиваются с различными трудностями — выбор, подключение блока питания для систем видеонаблюдения и светодиодных лент. Проблема в том, что для этого тип электронных приборов нужен не переменный ток 220 В, а постоянный на 12 или 24 вольт в зависимости от конкретной модификации устройства. Чтобы получить это напряжение, нужно использовать специфические источники питания.

Виды блоков питания

Для начала давайте разберемся, какие блоки питания существуют в зависимости от принципа работы и чем они отличаются.

Линейные

Это первые блоки питания. Работа этих устройств основана на понижающем трансформаторе, который понижает входящий ток 220 В до нескольких десятков вольт без изменения частоты колебаний. После этого он проходит диодный мост и группу сглаживающих конденсаторов. В результате на выходе мы имеем постоянный ток с четко заданными параметрами и минимальным шумом.

Линейный блок питания

Импульсные

Это более современные источники постоянного тока. Я бы сказал, что это более совершенная версия линейных блоков. Здесь также есть трансформатор, но преобразование переменного тока в постоянный осуществляется посредством индукционного компонента, состоящего из специальных транзисторов.

Импульсный блок питания

Отмечу, что отличия в этих блоках питания не только в принципах работы, но и размерах. Ведь мощность линейного источника напрямую зависит от количества обмоток его трансформатора. Если вы видели старые советские блоки питания, они имеют большие размеры и вес. При этом индукционные значительно компактнее и легче. Кроме принципа работы, источники питания отличаются системой охлаждения. Она бывает активная, когда внутреннее компоненты принудительно охлаждаются воздухом от вентилятора, и пассивная. В последнем случае система охлаждения ограничивается радиаторами.

Со своего опыта могу сказать, что для подключения и нормальной работы светодиодной ленты вполне достаточно источника питания с пассивным охлаждением. В случае с видеонаблюдением все зависит от количества камер, модели ресивера, наличия вспомогательного оборудования.

Блок питания для светодиодных лент

Впервые сталкиваетесь с необходимостью выбора блока питания для LED ленты? Ничего страшного, инженер Рик сейчас все подробно разъяснит.

При подборе питания светодиодного освещения важно учитывать, что большинство моделей этого типа ламп работает на постоянном токе 12 V. Если вы помните с курса школьной физики, а если нет, то Рик вам напомнит: при прохождении через проводник постоянный ток имеет свойство затухания. В нашем конкретном случае затухание будет ощутимым уже через 5 метров сплошной светодиодной ленты.

График затухания тока

Поэтому здесь нельзя выполнять последовательное соединение, поскольку отдаленные от источника питания лампы будет светить не так ярко. Лучше применять только параллельное подключение каждой отдельной ленты к блоку питания.

Параллельное подключение

Следующим важным моментом при выборе блока питания является его мощность. Для расчета этого параметра я исхожу из следующих соображений: узнаю номинальную мощность отдельной платы и умножаю на их количество в конкретной светодиодной ленте; если их несколько, тогда суммирую мощности. К полученному значению прибавляю коэффициент запаса мощности 1,3, ведь если приобрести блок питания впритык, долго он не прослужит. Кроме этого, есть вероятность, что его фактическая мощность будет ниже заявленной. Такое часто встречается в дешевых китайских блоках питания.

Блок питания для видеонаблюдения

К блокам питания систем видеонаблюдения предъявляются особые требования. Неправильный подбор сулит серьезными неприятностями, которые приводят к тому, что камеры отказываются работать. Также следует продумать систему бесперебойного питания, чтобы в случае отсутствия напряжения в сети система видеонаблюдения продолжала работать. Наличие последней не только обеспечит постоянное видеонаблюдение за охраняемым объектом, но и предупредит поломку чувствительного оборудования. Например, жесткого диска, на котором хранятся все видеозаписи.

При выборе блока питания для видеонаблюдения инженер Рик советует обратить внимание на следующие моменты:

  • Параметры выходного напряжения
    Заранее установите, какое напряжение требуется приобретенным видеокамерам. Это может быть 24 или 12 V.
  • Мощность
    Этот параметр подбирается исходя из количества камер, которые будет обслуживать блок питания. Для этого суммируйте их номинальные мощности и прибавьте коэффициент, аналогичный источникам питания светодиодных лент (1,3).
  • Исполнение
    Подбор корпуса блока питания осуществляйте в зависимости от того, где он будет установлен: на улице или в помещении. Для уличных видеокамер нужно выбирать герметичные устройства, полностью защищенные от проникновения влаги и пыли. Для внутренних IP-камер подойдет не герметичный или полугерметичный блок питания.

Стоит обратить внимание! Если планируете разместить оборудование системы видеонаблюдения в одном ящике, обратите внимание на источники питания, предназначенные для монтажа на DIN-рейку. Отличными примерами этих устройств являются следующие источники питания:

Выходная мощность представленных источников питания 12 и 24 Вт, чего вполне достаточно для подключения одной или двух видеокамер.

Схемы подключения

Несмотря на различия размеров корпусов и их форм-факторов, подключение блоков питания для светодиодных лент и камер видеонаблюдения идентично. В устройствах имеются входные клеммы, на которые подается переменный ток 220 В и выходные на 12 или 24 вольта. Как правило, каждая электро клемма имеет соответствующие обозначения фазы, ноля и заземления.

При подключении видеокамеры или светодиодной ленты важно соблюдать полярность, иначе устройство сгорит. Правда, для последних моделей камер известных торговых марок это правило не обязательно. Они способны работать независимо от того, как выполнено подключение полярностей.

В случае настройки LED-ленты с поддержкой технологии RGB сначала нужно подключить блок питания к конвертору и только потом светодиоды. Не стоит забывать о соответствии цвета кабеля ленты клемме на конвертере.

Итог

Как видите, выбор и подключение блока питания к видеокамере или светодиодной ленте — это не так страшно, как кажется. Главное — быть внимательным и лучше несколько раз проверить все расчеты.

Ой! Эта страница не существует или скрыта от публичного просмотра.

Зарегистрироваться Войти Войти

Популярные

DASTEREO 2021 — итоги года в Баре / Премия Золотое ухо 2021 СТЕРЕО-мир Вот и заканчивается 2021 годОффтопик ASR Audio, AN по немецки!Усилители Все, что нажито — честно продам. Размышления о музыке на фоне перебирания кружочков.Слушаем музыку Сочифорния и АбхазияОффтопик Парный тест-драйв колоночных кабелей на 3500V (13.5 кв мм) VDH SCS-6 vs AN ISIS LX168 — ТУР ИДЕТСтерео-ТУР Harbeth Super HL5 Plus Anniversary Edition + АйронкомАкустика Системы для дачиСТЕРЕО-мир Holo Audio и Denafrips по хорошим ценам под заказМАРКЕТ Стерео-бар DAStereo собирает деньги на первую половину 2022 — СОБРАЛИВопросы к DA Stereo Ещё…

Недавние

[Куплю] Audio Note EАкустика Cd-коллекция, пополняемая темаCD, винил, кассеты, пленки Три альбома BLACK SABBATH (Made in W.Germany Vertigo)CD, винил, кассеты, пленки Fostex TH-900 mk2Персональное аудио Винил Европа Yello, Cohen, AnimalsCD, винил, кассеты, пленки ПРОДАМ межблок VD Master R RCAКабели Кабель питания Tiglon MGL A1Кабели Focal UtopiaПерсональное аудио Продам Diatone 77HRАкустика CD проигрыватель C.E.C. TL 51 XRЦифровые источники Ещё…

Искать на этом сайте

Поиск

Мощный линейный блок питания схема

На чтение 18 мин. Опубликовано

Собрал недавно очень неплохой лабораторный регулируемый блок питания по такой, многократно проверенной разными людьми схеме:

  • Регулировка от 0 до 40 В (при ХХ и 36В по расчету с нагрузкой) + возможна стабилизация до 50 В, но мне надо было именно до 36 В.
  • Регулировка тока от 0 до 6А (Imax устанавливается шунтом).

Имеет 3 вида защиты, если так можно назвать:

  1. Стабилизация по току (при превышении установленного тока — ограничивает его и любые изменения напряжения в сторону увеличения не вносят изменений)
  2. Триггерная защита по току (при превышении установленного тока отключает питание)
  3. Температурная защита (при превышении установленной температуры отключает питание на выходе) У себя ее не ставил.

Вот плата управления, основанная на LM324D.

С помощью 4х ОУ реализовано все управление стабилизацией и вся защита. В интернете более известна как ПиДБП. Данная версия — 16-я усовершенствованная, проверенная многими (v.16у2). Разрабатываетсялась на «Паяльнике». Проста в настройке, собирается буквально на коленке. Регулировка тока у меня довольно грубая и думаю стОит поставить еще дополнительную ручку точной настройки тока, помимо основной. На схеме справа есть пример как это сделать для регулировки напряжения, но можно применить и к регулировке тока. Питается все это от ИИП из одной из соседних тем, с квакающей «защитой»:

Как всегда, пришлось развернуть по своему ПП. Думаю о нем здесь особо не стоит говорить. Для умощнения стабилизатора установлены 4 транзистора TIP142:

Все на общем теплоотводе (радиатор от CPU). Для чего их так много? Во-первых — для увеличения выходного тока. Во-вторых — для распределения нагрузки на все 4 транзистора, что в последующем исключает перегрев и выход из строя на больших токах и больших разниц потенциалов. Ведь стабилизатор — линейный и плюс к этому всему, чем выше напряжение на входе и меньше напряжение на выходе, тем больше энергии рассеивается на транзисторах. В добавок у всех транзисторов есть определенные допуски по напряжению и току, для тех кто все это не знал. Вот схема подключения транзисторов в параллель:

Резисторы в эмиттерах можно устанавливать в пределах от 0.1 до 1 Ома, стоит учитывать, что при увеличении тока падение напряжения на них будет существенно и естественно нагрев неизбежен.

Все файлы — краткую информацию, схемы в .ms12 и .spl7, печатку от одного из людей на паяльнике (100% проверенная, все подписано, за что ему огромное спасибо!) в .lay6 формате, предоставляю в архиве. Ну и, наконец, видео работы защиты и немного информации о БП в целом:

Цифровой VA-метр в дальнейшем заменю, поскольку он не точен, шаг показаний большой. Сильно разнятся показания тока при отклонении от настроенного. Например выставим 3 А и на нем тоже 3 А, но когда снизим ток до 0.5 А, то он будет показывать 0.4 А, например. Но это уже другая тема. Автор статьи и фото — BFG5000.

Обсудить статью МОЩНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

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.

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

Предложена acxat_smr

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

Предложена rond_60

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

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&pv >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.

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.

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

Предложена acxat_smr

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

Предложена rond_60

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

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&pv >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.

Основные схемы линейного источника питания

В данной статье мы обратим внимание на основные концепции линейных источников питания. Для работы всех цепей требуется некоторый источник питания, и наиболее удобным источником такого питания является настенная розетка переменного тока. К сожалению, большинство электронных схем не могут напрямую использовать переменный ток. Вместо этого требуется какой-то способ преобразования переменного тока в постоянный.

Содержимое

Однополупериодный выпрямитель

Двухполупериодные выпрямители
Использование трансформатора с центральным отводом
Двухполупериодный мост

Конденсаторная фильтрация

Спецификация диода и трансформатора

Регулируемые источники питания
Стабилизатор с стабилитроном
Серийные стабилизаторы
Параллельные регуляторы
Регуляторы с обратной связью

Базовые линейные IC-регуляторы

Популярный интегральный регулятор напряжения

Текущее зеркало

Однополупериодный выпрямитель

Первым этапом преобразования переменного тока в постоянный является выпрямление.Выпрямление достигается с помощью выпрямителя, такого как простой диод. Диод проводит только тогда, когда его анод положителен по отношению к катоду. Это свойство важно, когда мы имеем дело с переменным током. Если бы диод был включен в последовательную цепь вместе с источником переменного тока и нагрузкой, его присутствие означало бы, что ток мог протекать через нагрузку только в течение половины цикла переменного тока, когда анод был положительным по отношению к катоду. В течение другого полупериода диод не будет проводить ток, и ток не будет течь.Такое устройство называется однополупериодным выпрямителем, потому что свободно проходит только половина волны (т. е. чередующиеся полупериоды). Другая половина сигнала обрезается. Наличие этих полупериодов тока вызывает генерацию пульсирующего постоянного тока на нагрузке. Количество колебаний напряжения в этом пульсирующем постоянном токе можно уменьшить, подключив «фильтрующий» конденсатор к нагрузке. Затем количество пульсаций на выходе определяется значениями конденсатора и нагрузки.

  Рис.1 Однополупериодный выпрямитель


Двухполупериодные выпрямители

При работе с электронными схемами источник питания должен быть как можно более стабильным (то есть без пульсаций). Тогда идеальным источником питания является батарея, так как все напряжения постоянного тока, получаемые от источника переменного тока, имеют некоторую пульсацию. Использование батареи не всегда возможно или практично, но, к счастью, большинство схем могут выдерживать наличие пульсаций, если они достаточно ослаблены.Одним из способов минимизировать пульсации является использование двухполупериодного выпрямителя. Такая схема показана на рис. 2. Обратите внимание, что схема состоит из трансформатора с отводом посередине с заземленным отводом и двух диодов.

Рис. 2 Двухполупериодный выпрямитель на основе кремниевых диодов и трансформатора со средним отводом

Посмотрим, как работает эта схема. Мы начнем с рассмотрения того, что происходит во время положительного полупериода. В течение этого полупериода полярность приложенного напряжения такова, что верхний вывод вторичной обмотки трансформатора положителен по отношению к центральному ответвлению и нижнему выводу.Кроме того, в течение этого полупериода полярность на D1 такова, что анод диода положителен по отношению к его катоду, и устройство проводит. Таким образом, ток течет от верхнего вывода трансформатора через D1 и RL и обратно к центральному ответвлению через землю. Обратите внимание, что напряжение в течение этого полупериода изменяется по фазе от 0 до 180 градусов, а ток изменяется от нуля до некоторого пикового значения, а затем обратно до нуля. Из-за этого переменного тока напряжение, развиваемое на RL, изменяется идентично форме входного сигнала.Наконец, во время положительного полупериода катод D2 более положителен, чем его анод, поэтому диод не проводит ток и через него не протекает ток.

Во время отрицательного полупериода меняется полярность напряжения на трансформаторе. Теперь нижняя клемма трансформатора положительна по отношению к земле и по отношению к верхней клемме. Диод D1 перестает проводить ток, потому что его катод более положительный, чем анод. Но что касается D2, его анод теперь положителен по отношению к катоду, и устройство проводит.Таким образом, ток течет от нижнего вывода трансформатора через D2 и RL и обратно на землю и центральный отвод, и на RL возникает положительный полупериод напряжения. Обратите внимание, что здесь снова напряжение на RL изменяется идентично форме входного сигнала, но полярность напряжения на резисторе обратная (оно положительное).

Эта последовательность повторяется в течение последующих положительных и отрицательных полупериодов. Обратите внимание, что ток всегда протекает через RL в одном и том же направлении, так что на нагрузке присутствует только положительное напряжение относительно земли.Это верно независимо от мгновенной полярности переменного напряжения, подаваемого на цепь.

Преимущество двухполупериодного выпрямителя перед однополупериодным заключается в том, что в однополупериодной схеме в течение отрицательных полупериодов на нагрузке не возникает напряжения. Из-за этого пульсации на выходе однополупериодного выпрямителя выше.

Двухполупериодный мост

Схема, показанная на рис. 3, представляет другой тип двухполупериодного выпрямителя — двухполупериодный мост.Обратите внимание, что обычно это не требует использования трансформатора, хотя его можно использовать, если входное напряжение необходимо повысить или понизить.

Посмотрим, как работает эта схема. Во время положительных полупериодов ток протекает через D1, RL и D4. Во время отрицательного полупериода ток протекает через D2, RL и D3. Обратите внимание, что ток всегда течет в одном и том же направлении, независимо от полярности входного напряжения, и что конец RL, отмеченный +, всегда положителен по отношению к концу, отмеченному -.Как и прежде, конденсатор обычно подключается к нагрузочному резистору для фильтрации пульсаций.

 

Рис. 3  Двухполупериодный диодный мост


Конденсатор фильтрующий

Для минимизации пульсаций в цепях любого типа необходимо использовать определенный тип фильтрации. Для этого через RL обычно помещают большой конденсатор. Этот конденсатор заряжается до пикового напряжения Vp в течение первого полупериода. Между пиками он медленно разряжается через RL. Но ему не хватает времени, чтобы существенно разрядиться, прежде чем появится следующий полупериод и перезарядит его.

Рис. 4  Большой конденсатор обычно размещается параллельно RL для фильтрации пульсаций

Без конденсатора напряжение пульсаций на RL изменяется от +Vp до 0 вольт. Но при наличии конденсатора оно изменяется от + Vp до любого значения, до которого упало его напряжение до того, как появился следующий полупериод для его перезарядки. Из этого вы должны понять, почему пульсации легче фильтровать в двухполупериодном выпрямителе. Причина в том, что конденсатор фильтра перезаряжается один раз в течение каждого полупериода в двухполупериодной схеме, в то время как в однополупериодной схеме он перезаряжается только один раз в течение каждого полного периода.Из-за этого более длительного цикла перезарядки напряжение на конденсаторе падает до более низкого уровня. Напряжение пульсаций, изменение напряжения от +Vp до этого уровня разрядного напряжения, следовательно, больше для полуволновой схемы, чем для двухполупериодной.

В обеих схемах количество пульсаций на выходе связано со значениями конденсатора фильтра и нагрузочного резистора. Для двухполупериодной схемы пульсации будут поддерживаться в разумных пределах, если произведение номиналов нагрузочного резистора и конденсатора фильтра будет около 0.1. Чтобы сохранить пульсации на том же уровне в полуволновой цепи, это произведение должно быть около 0,15. Другими словами, поскольку мы должны предположить, что нагрузка фиксирована, емкость конденсатора должна быть более чем на 50 % выше, чем для двухполупериодной схемы.

Прежде чем двигаться дальше, мы хотим упомянуть еще кое-что о пульсации. Если напряжение на конденсаторе фильтра изменяется в течение цикла, среднее выходное напряжение постоянного тока будет несколько меньше его возможного максимума. Таким образом, для максимального выхода постоянного тока пульсации должны быть очень низкими.
  

Определение диода и трансформатора

Когда выпрямительный диод не проводит ток, на устройстве может быть удвоенное пиковое напряжение питания или вторичное напряжение трансформатора. Это верно для двухполупериодной и полуволновой схемы, за исключением двухполупериодного моста. Поэтому при проектировании цепи питания убедитесь, что диоды имеют достаточное номинальное напряжение. Средний ток, протекающий через диод, равен напряжению на нагрузочном резисторе, деленному на его сопротивление.Диод снова должен быть способен выдерживать такое количество тока. Возможности рассеивания мощности диода ограничены. Информация о том, каковы эти пределы, предоставляется производителем и может быть найдена в технических паспортах. Мощность, которую должен рассеивать диод, примерно равна среднему току, который он пропускает в прямом направлении, умноженному на 1 вольт. Иногда может возникнуть необходимость установить диод на радиатор, чтобы его рабочая температура не превышала указанный предел.
При наличии конденсатора фильтра при первом включении цепи конденсатор фильтра, заряжаемый постоянным током, ведет себя как короткое замыкание. Из-за этого через диод протекает большой начальный ток. Этот импульсный ток равен пикам напряжения питания, деленным на все сопротивления в цепи, кроме сопротивлений, подключенных к закорачивающему конденсатору. Если импульсный ток больше, чем могут выдержать используемые диоды, устройство выйдет из строя. Лучший способ избежать повреждений — использовать диоды, которые могут безопасно выдержать этот начальный скачок тока.В качестве альтернативы вы можете подключить небольшой резистор последовательно с каждым диодом, чтобы ограничить скачки тока до безопасного уровня. Что касается трансформатора, то он тоже может перегреваться, если пропускает чрезмерный ток. Обязательно используйте трансформатор, который имеет достаточные возможности по току.


Регулируемые источники питания

В ходе обсуждения предполагалось, что напряжение сети переменного тока является фиксированным и что сопротивление нагрузки не изменяется, но остается постоянным RL. Если кто-то считает это реальным состоянием, то он живет в мире грез.Напряжение в сети колеблется от минуты к минуте. Со временем она может варьироваться в пределах ± 10% и более. Известно, что в периоды чрезвычайно интенсивного использования энергетические компании значительно снижают уровни напряжения.

Что касается нагрузки, то это не всегда постоянный резистор. Если источник питания питает аудио-, радиочастотную или электронную схему переключения, импеданс нагрузки меняется, иногда от одного момента к другому, в зависимости от подаваемого на него сигнала или тока переключения.

Для питания электронной схемы часто требуется фиксированное стабильное напряжение.Это постоянное напряжение отсутствует при колебаниях напряжения питания или нагрузки. Чаще всего заполненное напряжение, развиваемое на стабилитроне, можно использовать для стабилизации напряжения на нагрузке, если стабилитрон подключен к этому компоненту или цепи. Это нормально, когда речь идет о малых токах. Но когда через нагрузку должно протекать большое количество тока, диод Зенера редко можно использовать с экономической точки зрения в качестве единственного регулирующего устройства в цепи. В качестве практических регуляторов были разработаны последовательные, параллельные схемы и схемы обратной связи, использующие стабилитроны вместе с одним или несколькими транзисторами.


Стабилизатор на стабилитроне

Стабилитрон — это диод, пробой которого происходит при строго определенном обратном напряжении. Например, вы можете купить стабилитрон с номинальным напряжением 6,8 В, если хотите стабилизировать напряжение питания на этом значении. На рис. 5.1 показана соответствующая базовая схема. Принцип работы этой схемы можно увидеть из характеристической кривой типичного стабилитрона ( рис. 5.2 ).


Рис.5.1 Стабилизация напряжения стабилитроном

Первый пробой возникает при повышении обратного напряжения выше определенного значения (Uz), что приводит к резкому увеличению обратного тока. Напряжение на диоде остается стабильным при напряжении пробоя, если не переборщить с обратным током. Второй пробой — часто наблюдаемая неисправность стабилитронов. Если стабилитрон становится слишком горячим, переход замыкается, и после этого диод «стабилизирует» напряжение на уровне, близком к нулю вольт.


Рис. 5.2  Характеристика стабилитрона

Строго говоря, обозначение «стабилитрон» не всегда корректно, поскольку за эффект пробоя в диапазоне напряжений от 3 В до 200 В ответственны два разных явления. Истинный эффект Зенера преобладает при напряжении ниже 5,6 В. Он имеет отрицательный температурный коэффициент, из-за чего напряжение Зенера падает до 0,1% на градус. Лавинный эффект, преобладающий выше 5,6 В, имеет положительный температурный коэффициент.Стабилитроны с номинальным напряжением 5,1 В имеют самый низкий температурный коэффициент, в то время как стабилитроны с номинальным напряжением 7,5 В или около того имеют самые крутые характеристики и, следовательно, самое низкое дифференциальное внутреннее сопротивление. Это означает, что они обеспечивают наилучшую стабилизацию напряжения при переменном токе Зенера.

Хотя стабилизация напряжения с помощью стабилитрона проста, она имеет некоторые недостатки. Одним из основных недостатков является рассеиваемая мощность. Это связано с тем, что последовательный резистор должен быть рассчитан на наименьшее входное напряжение и наибольший выходной ток.Например, если схема, показанная на рис. 5.1, должна обеспечить максимальный ток 2 мА, максимальная выходная мощность составит всего 18 мВт. Напряжение на последовательном резисторе составляет 3 В при наименьшем входном напряжении 12 В. Это означает, что 1 мА протекает через стабилитрон, а 2 мА — через нагрузку. Ток менее 1 мА через стабилитрон нежелателен, поскольку он помещает рабочую точку на колено характеристической кривой, что приводит к более высокому внутреннему сопротивлению и плохой стабилизации напряжения.Однако даже при таком уровне тока треть входного тока «тратится впустую» в стабилитроне. При еще более высоких требованиях к нагрузке рекомендуемый минимальный ток Зенера составляет 5 мА. Еще хуже обстоят дела при повышении входного напряжения до 24 В. В этом случае падение напряжения на последовательном резисторе составляет 15 В, а ток 15 мА. В результате общая входная мощность составляет 360 мВт. По сравнению с полезной мощностью 18 мВт, это дает КПД всего 5%, что ужасно и малодопустимо в условиях энергетического кризиса.К счастью, есть решение этой проблемы.


Регуляторы серии

КПД можно значительно повысить, если за диодом Зенера установить транзистор, работающий в режиме с общим коллектором, при этом коллектор транзистора будет подключен непосредственно к положительной клемме источника питания (рис. 6а). Этот тип схемы также называется эмиттерным повторителем, потому что напряжение на эмиттере всегда следует за напряжением на базе со смещением 0,7 В. Здесь схема Зенера должна обеспечивать ток базы только для транзистора.В результате входной ток лишь немного превышает выходной ток схемы в широком диапазоне рабочих условий. Большая часть рассеиваемой мощности происходит в последовательном транзисторе, и она зависит только от выходного тока и разницы между входным и выходным напряжением.

Схемы на рис. 6a и 6b также известны как последовательные стабилизаторы, потому что постоянный ток течет от нерегулируемой части источника питания постоянного тока через транзистор к нагрузке.В обеих этих схемах ток протекает через резистор R1 и стабилитрон D1, что вызывает формирование фиксированного напряжения на D1. На рис. 6а ток, протекающий через R1, также протекает через переход база-эмиттер транзистора Q1. Фиксированное напряжение, около 0,6 или 0,7 вольт, вырабатывается на этом переходе, открывая транзистор Q1. Напряжение между эмиттером транзистора Q1 и землей или на резисторе RL составляет около 0,7 В плюс напряжение на D1. Это фиксированное напряжение находится на RL независимо от напряжения питания или изменений нагрузки.

Рис.6 Цепи регулятора серии . Один в (а) обеспечивает фиксированное напряжение, в то время как выход от одного в (б) может варьироваться с помощью R2.

 

В этой цепи через стабилитрон протекает небольшой ток. Что делает поток ограничен безопасными значениями R1. Ток, подаваемый на RL, протекает через Q1. Если требуемый ток нагрузки велик, Q1 следует подобрать с адекватными характеристиками и установить на радиатор. Компоненты схемы должны быть выбраны таким образом, чтобы транзистор никогда не находился в состоянии насыщения.Регулируемое выходное напряжение можно изменять, просто поместив потенциометр на стабилитрон и подключив его движок, а не катод D1, к базе Q1. Это показано на рис.6b. Теперь напряжение на RL представляет собой сумму напряжений между движком потенциометра и землей, то есть напряжением между базой и эмиттером транзистора. Резистор R1 должен быть выбран таким образом, чтобы на базе Q1 имелся надлежащий ток, чтобы он постоянно оставался включенным и не находился в состоянии насыщения.В схему, показанную на рис. 6а, можно внести несколько улучшений. Они показаны на рис. 7.

Рис. 7  Схема регулятора базовой серии может быть улучшена путем использования пары Дарлингтона вместо Q1 и добавления источника постоянного тока.

 

Для обеспечения хорошей стабилизации стабилитрон должен иметь высокое сопротивление. На рис. 6а он видит импеданс, равный RL, умноженный на бета-фактор Q1. Для увеличения импеданса можно использовать схему Дарлингтона, а не отдельный проходной транзистор.Такая пара Дарлингтона показана на рис. 7 как Q1 и Q2. Импеданс, видимый D1 в этой схеме, по существу является произведением бета двух транзисторов, умноженных на RL. Для дальнейшего улучшения регулирования следует подавать постоянный ток на D1 и на цепи база-эмиттер последовательных транзисторов. Цепь вокруг Q3 устанавливает этот постоянный ток. Ток протекает через D3, D4 и R1 из-за напряжения от нерегулируемого источника постоянного тока. Напряжение на двух кремниевых диодах с прямым смещением, D3 и D4, относительно фиксировано и равно 1.4 вольта (0,7 вольта на каждом диоде). Это напряжение находится между верхним концом R2 и основанием Q3. Поскольку переход база-эмиттер транзистора Q3 открыт при напряжении 0,7 В, баланс 1,4 В или 0,7 В приходится на резистор R2. Фиксированный ток эмиттера в миллиамперах равен 0,7/R2. Ток коллектора примерно равен току эмиттера транзистора Q3, а токи коллектора и эмиттера практически не колеблются. Ток коллектора подается на стабилитрон и базу транзистора Q2. Резистор R2 подбирается для установки тока на нужном уровне.В случае случайного короткого замыкания через RL через Q1 потечет избыточный ток, который может вывести устройство из строя. Цепь вокруг Q4 выполняет функцию защиты Q1 в случае короткого замыкания. Транзистор Q4 закрывается, когда ток, протекающий через цепь, достигает своего нормального уровня. Он остается выключенным до тех пор, пока ток, протекающий через R4, который также является током нагрузки, не станет достаточным для развития напряжения около 1,4 вольта на резисторе. Обратите внимание на рис. 7, что коллектор Q4 подключен к соединению Q2, Q3 и D1.Когда Q4 включен, он потребляет большую часть тока от Q3, так что остается недостаточный ток для полного включения переходов база-эмиттер Q1 и Q2. Это также снижает ток коллектора Q1. Таким образом, на Q1 рассеивается меньшая мощность, что предотвращает его разрушение из-за наличия чрезмерно большой нагрузки.

 

Параллельные регуляторы


Существует два типа параллельных цепей регулятора; один подает напряжение, которое лишь немного ниже напряжения пробоя стабилитрона, используемого в схеме, а другой подает напряжение, которое значительно выше, чем у диода.Оба показаны на рис. 8.

Рис. 8  Параллельные цепи регулятора. Выходное напряжение (а) на 0,7 В выше напряжения пробоя Зенера; выход из b значительно выше.

На рис. 8-а. ток протекает через R1, D1 и переход база-эмиттер транзистора Q1. На D1 и переходе база-эмиттер транзистора Q1 формируются фиксированные напряжения. Сумма этих двух напряжений представляет собой регулируемое напряжение, приложенное к RL.

На рис. 8-б. ток протекает через R1, R2, переход база-эмиттер транзистора Q1 и стабилитрон D1.Между эмиттером и коллектором транзистора Q1 возникает фиксированное напряжение. Регулируемый выход схемы, VR, который находится на RL, равен сумме напряжения Зенера, Vz, и напряжения, развиваемого на Q1. Можно показать, что это напряжение равно VZ (R2 + R3) / R3.

Резистор R4 критичен и должен быть подобран методом проб и ошибок. Этот резистор должен быть выбран для минимального изменения напряжения на RL, поскольку нерегулируемое входное напряжение изменяется от его минимума до максимума.

Производительность можно улучшить, используя пары Дарлингтона, а не отдельные транзисторы, и заменив R1 источником постоянного тока.


Регуляторы с обратной связью

Обычно используемая схема последовательного регулятора с обратной связью показана на рис. 9. Ток от резистора R2 течет как на коллектор транзистора Q3, так и на базу транзистора Q2. Из-за D1 эмиттер Q3 находится под постоянным напряжением относительно земли. Обратите внимание, что регулируемое напряжение подается как на RL, так и на R3, так что R3 можно использовать для регулировки напряжения на RL.

Рис. 9 Пример схемы регулятора с обратной связью

Когда напряжение VR на RL превышает требуемый уровень, напряжение на базе транзистора Q3 возрастает. Этот транзистор проводит больше, чем когда VR находится на правильном уровне. В этом случае база Q3 более положительна по отношению к эмиттеру, чем при правильном уровне VR. Это заставляет транзистор потреблять больше тока, чем обычно, уменьшая доступную величину тока на базе Q2.Поскольку ток через Q2 и, следовательно, ток через Q1 уменьшаются, меньше тока остается для RL.

В противоположном случае, когда напряжение на R3 и RL ниже желаемого фиксированного уровня, через Q3 протекает меньший ток. Теперь через транзисторы Q2 и Q1 может протекать больше тока, восстанавливая выходное напряжение до желаемого уровня.

 

Базовые линейные ИС-регуляторы

На рис. 10 показан типичный IC-регулятор и некоторые окружающие его схемы; часть схемы, заключенная в пунктирную рамку, обычно является частью микросхемы.

На D1 возникает фиксированное напряжение. Часть этого напряжения, установленного резистором R2, подается в качестве опорного напряжения на неинвертирующий вход операционного усилителя. Выход с операционного усилителя передается на Q1. Напряжение на эмиттере транзистора Q1, близкое к напряжению на выходе операционного усилителя, возвращается через RF на инвертирующий вход операционного усилителя. Этот инвертирующий вход подключается к земле через RIN. Напряжение на инвертирующем входе и на эмиттере Ql равно напряжению на неинвертирующем входе, умноженному на 1 + (RF/RIN).Таким образом, выходное напряжение определяется напряжением на D1, настройкой резистора R2 и соотношением резисторов RF и RIN на инвертирующем входе.

Рис. 10 Типичная схема линейного стабилизатора на ИС. Схема в пунктирной рамке обычно содержится в IC

.

На рис. 10 мы добавили схему для защиты от повреждений в случае запроса чрезмерного тока от регулятора. Избыточный ток может повредить не только транзистор, но и операционный усилитель, а следовательно, и интегральную схему.Транзистор Q2 находится в микросхеме для защиты от повреждения. При протекании избыточного тока на резисторе R3 возникает достаточное напряжение, чтобы открыть транзистор Q2. При включении цепь база-коллектор транзистора Q2 пересекается с цепью база-эмиттер транзистора Q1, предотвращая избыточный ток.

 

Популярный интегральный стабилизатор напряжения

Хорошо, что доступны недорогие интегральные стабилизаторы напряжения для всех распространенных выходных напряжений. 7805 может выдавать до 1 А при 5 В, хотя при таких высоких уровнях тока необходим радиатор.Во многих ситуациях ток намного ниже, и в таких случаях достаточно 78L05 с максимальным номинальным током 100 мА. Тем не менее, вы должны отметить, что 78L05 имеет другую распиновку, чем его старший брат. Эти регуляторы напряжения требуют двух конденсаторов — один на входе и другой на выходе — для предотвращения колебаний на частотах в несколько сотен килогерц (рис. 11). Эти ИС регулятора напряжения содержат все, что уже было описано в этой части нашего базового курса с использованием дискретных полупроводниковых устройств.

 
Рис. 11 7805 Цепь регулятора напряжения

Если вы изучите внутреннюю схему, показанную на рисунке 12, вы увидите много знакомых вещей, таких как стабилитрон с последовательным резистором. Реальная схема управления несколько сложнее и включает в себя дифференциальный усилитель, а также токовое зеркало (см. ниже). Последовательный транзистор выполнен в виде пары Дарлингтона, состоящей из Q11 и Q12, при этом большая часть рассеиваемой мощности приходится на Q12.Ограничение тока осуществляется транзистором Q10, который при необходимости блокирует базовый ток пары Дарлингтона Q11/Q12. Как и следовало ожидать, исходя из значения резистора измерения тока 3 Ом, ток отсечки составляет 200 мА. Однако в этот момент микросхема уже очень горячая, так как напряжение на базе Q10 меньше 0,6 В. Микросхема защищена от перегрузки по току и перегрева. Схема защиты от перегрева построена на транзисторах Q7, Q8 и Q9.


Рис.12  Внутренняя структура 78Lxx


Текущее зеркало

Токовое зеркало, как показано на этой схеме, является дальним родственником источника постоянного тока. Текущее зеркало в основном используется в ИС. (Постоянный) ток через резистор 1 кОм отражается двумя транзисторами, а ток коллектора правого транзистора почти такой же, как ток левого транзистора. База и коллектор левого транзистора соединены вместе, что приводит к тому, что напряжение база-эмиттер автоматически принимает значение, которое приводит к заданному току коллектора.

Рис. 13 На практике ток обычно немного отличается, потому что трудно получить идентичные характеристики транзистора. Токовое зеркало в основном используется в ИС, где большое количество транзисторов на одном кристалле имеют одинаковые характеристики. Также важно, чтобы оба транзистора имели одинаковую температуру, поскольку передаточные характеристики зависят от температуры.Таким образом, токовое зеркало такого типа можно использовать в качестве датчика температуры.

Попробуйте коснуться пальцем одного из транзисторов. Возникающий при этом нагрев изменяет выходной ток, что видно по изменению яркости светодиода. В зависимости от того, к какому из двух транзисторов вы прикоснетесь, вы можете сделать светодиод немного ярче или немного темнее. Температурная зависимость токового зеркала на самом деле является недостатком этой схемы. Подобные вещи часто встречаются в электронике, где то, что является нежелательным «ухудшающим» эффектом в одной ситуации, является желательным «полезным» эффектом в другой ситуации.

Модель

Линейный источник питания постоянного тока

Как спроектировать и построить линейный источник питания постоянного тока

Фон

В 1990-х годах меня попросили спроектировать и построить источник питания для обеспечения переменного напряжения постоянного тока, который обеспечивал бы переменное напряжение при токе до 5 ампер для экспериментов в лаборатории физики твердого тела в Университете Нортумбрии. Напряжение должно было быть очень стабильным и воспроизводимым, без существенной зависимости от температуры, пульсаций или шума.

После этого успешного проекта (и других подобных проектов, каждый со своими проблемами) я написал статью для «Практической электроники» (теперь несуществующей), описывающую процесс проектирования этого устройства, но с более общими приложениями. Следующие страницы основаны на этой статье, и мы надеемся, что они будут полезны всем, кто разрабатывает источник питания для собственного использования.

Проект начинается с обсуждения трансформатора, выпрямления и сглаживания. На следующих страницах рассматривается выбор компонентов и проектные решения для цепей регулирования напряжения.На этих страницах я постараюсь дать исчерпывающее и подробное объяснение с «эмпирическими правилами»; и более подробные расчеты для желающих их использовать. Каждый этап сопровождается примерами дизайна.

«Линейный»? Для более мощных источников питания более эффективно использовать метод переключения. На этих страницах рассматриваются только традиционные линейные методы, но большая часть объяснений применима к обоим.

Источник питания постоянного тока с питанием от сети обычно состоит из следующих частей:

Части источника питания постоянного тока:
Компонент или модуль Назначение
Трансформатор Чтобы изменить входное напряжение сети, чтобы обеспечить требуемое напряжение
Выпрямитель Для преобразования переменного тока в постоянный
Сглаживающий конденсатор(ы) Чтобы уменьшить количество пульсаций переменного тока на постоянном напряжении
Регулятор напряжения Для обеспечения необходимого выходного напряжения
Ограничение тока Для защиты как внутренних, так и внешних частей
Обратная связь Для устранения влияния сопротивления линии

 

Далее: выбор трансформатора и выпрямителя

 

Линейный источник питания | Гальваническая машина

Профиль линейного источника питания:

Линейный источник питания сначала после трансформатора переменного тока для уменьшения амплитуды напряжения, а затем после выпрямления цепи выпрямителя для получения импульсного источника питания постоянного тока, затем после фильтрации до напряжения постоянного тока с небольшим коэффициентом пульсации .Чтобы получить высокоточное напряжение постоянного тока, необходимо использовать стабилизированную цепь напряжения для стабилизации.

Источник питания постоянного тока Категория:
Источник питания постоянного тока классифицируется как: линейный источник питания постоянного тока и высокочастотный импульсный источник питания.

Принцип работы линейного источника питания:

Принцип работы основной цепи линейного источника питания: ввод питания путем предварительного обмена переменного тока на стабилизацию, после через схему предварительного регулятора, от главного рабочего трансформатора, изолирующего выпрямителя в постоянный ток, а затем через схема управления и интеллектуальный одночиповый микропроцессорный контроллер под управлением точной регулировки элемента линейной регулировки, а затем получают высокоточный источник выходного напряжения постоянного тока.

Преимущества наших линейных источников питания:

1. Силовой трансформатор и выпрямитель: преобразуйте переменный ток 380 В (415 В, 440 В, 220 В) в требуемый постоянный ток.
2, схема предварительного регулятора: используйте релейные элементы или тиристоры, сделайте предварительную предварительную настройку входного переменного или постоянного напряжения, тем самым снизив энергопотребление элемента линейной регулировки, повысьте эффективность и обеспечьте высокоточный источник выходного напряжения. и высокая стабильность.
3, элемент линейной регулировки: напряжение постоянного тока после фильтрации до точной регулировки, затем входное напряжение достигает желаемого значения и требований к точности.
4, схема фильтра сигнала: максимальное стоп-поглощение на импульсной волне источника питания постоянного тока, помехи, шумы, чтобы обеспечить выходное напряжение источника питания постоянного тока с хорошими результатами, низкой пульсацией и низким уровнем шума, низким уровнем помех.
5, Микропроцессорная система управления: однокристальный микропроцессорный контроллер для различных сигналов, обнаруженных путем сравнения суждений, расчетов, анализа, обработки, а затем отправки соответствующей команды управления, чтобы обеспечить правильную и надежную работу системы электропитания постоянного тока общего напряжения, координацию.
6, Вспомогательный источник питания и источник опорного напряжения: источник опорного напряжения обеспечивает высокоточную систему питания постоянного тока и мощность, необходимую для работы электронных схем.
7, выборка напряжения и регулятор напряжения: определение выходного значения источника питания постоянного тока и регулировка выходного источника питания постоянного тока.
8, Сравните схему усилителя: сравните значение выходного напряжения источника питания постоянного тока и источника опорного напряжения, чтобы получить сигнал напряжения ошибки, затем усилите обратную связь и управляйте элементом регулировки линейного выпрямителя, чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение.
9, Цепь обнаружения тока: получение значения тока стабилизации источника питания постоянного тока в качестве защиты от ограничения выходного тока или управляющей информации.
10, Цепь привода линейного источника питания: приводной элемент является исполняемым при наличии схемы усилителя мощности.
11. Дисплей: Отображает значение выходного напряжения источника питания постоянного тока и значение выходного тока.

Линейный и импульсный источник питания

Источник питания является важной частью схемы, и стабильность источника питания в значительной степени определяет стабильность схемы.Линейный источник питания и импульсный источник питания — это два общих источника питания, и у них есть большая разница в принципах, которые определяют разницу между двумя приложениями.

Принцип работы
Линейный источник питания состоит из трансформатора промышленной частоты, выходного выпрямителя и фильтра, схемы управления, защитной цепи и т. д. Основной принцип линейного источника питания заключается в том, что коммерческая мощность понижается до низкого напряжения переменного тока через трансформатор промышленной частоты, затем он выпрямляется и фильтруется в постоянный ток, и, наконец, стабильный низковольтный постоянный ток выводится через схему стабилизации напряжения.Регулировочные элементы в схеме работают в линейном состоянии.

Импульсный источник питания состоит из входного сетевого фильтра, входного выпрямителя и фильтра, инвертора, выходного выпрямителя и фильтра, цепи управления и защитной цепи. Основной принцип заключается в том, что переменный ток непосредственно выпрямляется в постоянный на стороне выхода, а затем под действием высокочастотного колебательного контура с переключающей трубкой для управления током включения-выключения высокочастотный импульсный ток сформировался. С помощью индуктора (высокочастотного трансформатора) выдается стабильный низковольтный постоянный ток.

Преимущества и недостатки

  • Линейный источник питания
    Преимущества: относительно простая конструкция, малая пульсация на выходе, малые высокочастотные помехи. Простая структура означает простоту обслуживания, то есть обслуживание линейного источника питания часто намного проще, чем импульсного источника питания, и вероятность успешного обслуживания линейного источника питания также намного выше, чем у импульсного источника питания.
    Пульсация — это составляющая переменного тока, которая накладывается на устойчивое состояние постоянного тока.Чем меньше пульсации на выходе, тем выше чистота выходного постоянного тока, что является важным показателем качества питания постоянного тока. Высокая пульсация постоянного тока повлияет на нормальную работу трансивера. Теперь пульсации линейной мощности высокого класса могут достигать уровня 0,5 мВ, обычные продукты могут достигать уровня 5 мВ. Линейный источник питания не имеет устройства, работающего на высоких частотах, поэтому при хорошей работе входного фильтра практически отсутствуют высокочастотные помехи или высокочастотный шум.
    Недостатки: поскольку необходим большой и тяжелый трансформатор, объем и вес требуемого фильтрующего конденсатора довольно велики.Цепь обратной связи по напряжению работает в линейном режиме, а регулировочная трубка имеет определенное падение напряжения, что приводит к высокому энергопотреблению и низкой эффективности преобразования при выдаче большего рабочего тока. Также необходимо установить большой радиатор. Он не подходит для компьютеров и другой техники, которую постепенно заменит импульсный источник питания.
  • Импульсный блок питания
    Преимущества: небольшой размер, малый вес, высокая эффективность, низкое энергопотребление, более сильная защита от помех, широкий диапазон регулирования и модульность.
    Недостатки: в цепи инвертора может создаваться высокочастотное напряжение, которое имеет некоторые помехи для окружающего оборудования, поэтому требуется хорошее экранирование и заземление. После выпрямления переменный ток может стать постоянным. Однако из-за изменений напряжения переменного тока и тока нагрузки выпрямленное напряжение постоянного тока обычно приводит к изменениям напряжения от 20% до 40%. Чтобы получить стабильное напряжение постоянного тока, следует использовать схему регулятора напряжения для достижения регулирования напряжения.

Применение
Линейный источник питания работает в линейном состоянии.Иными словами, после запуска силовые установки никогда не останавливаются, поэтому они плохо работают с точки зрения их эффективности, которая оказывается на уровне 50-60%. И это также в больших размерах, низком КПД и большом нагреве. Однако у линейного источника питания есть и преимущества. Он производит меньше шума из-за меньшего количества пульсаций и удовлетворительной скорости регулировки. Линейный источник питания применим к искусственной цепи и различным усилителям.
Импульсный блок питания небольшого размера, с высоким КПД, но с некоторой пульсацией и помехами.С непрерывным развитием электронных технологий проектирование импульсных источников питания становится все более и более научным. В настоящее время импульсные источники питания применяются более широко, чем линейные источники питания, и становятся основными во всех видах приложений.

1.0 ЛИНЕЙНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Важность цепи питания постоянного тока Для электронных схем, состоящих из транзисторов и/или ИС, этот источник питания.

Презентация на тему: «1.0 ЛИНЕЙНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.1.1 Важность цепи питания постоянного тока Для электронных схем, состоящих из транзисторов и/или ИС, этот источник питания.» — Транскрипт:

ins[data-ad-slot=»4502451947″]{display:none !важно;}} @media(max-width:800px){#place_14>ins:not([data-ad-slot=»4502451947″]){display:none !important;}} @media(max-width:800px){#place_14 {ширина: 250px;}} @media(max-width:500px) {#place_14 {ширина: 120px;}} ]]>

1 1.0 ЛИНЕЙНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.1.1 Важность цепи питания постоянного тока Для электронных схем, состоящих из транзисторов и/или интегральных схем, этот источник питания должен быть постоянным напряжением определенного значения. Сухие элементы неэкономичны, потому что электронное оборудование, требующее высокого напряжения, использует много сухих элементов. Аккумулятор является распространенным источником постоянного напряжения для некоторых типов электронного оборудования, особенно портативных, таких как сотовые телефоны и iPod. Большинство из них предназначены для преобразования электроэнергии из сети переменного тока высокого напряжения в подходящее низкое напряжение для электронных схем и других устройств.Входящее электропитание от TNB переменного тока и высокого напряжения (1 фаза = 240 В, 3 фазы = 415 В)

2 1.1.2 БЛОК-СХЕМА ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3 Принципиальные схемы простой цепи выпрямителя источника питания

4 1.1.3 Функция каждого блока

5 ТрансформаторОбозначение цепи трансформатора

6 1.1.1 ТрансформаторТрансформатор Трансформатор преобразует электричество переменного тока из одного напряжения в другое с небольшой потерей мощности. Трансформаторы работают только с переменным током, и это одна из причин, по которой сетевое электричество является переменным. Повышающие трансформаторы повышают напряжение, понижающие понижают.В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор для снижения опасно высокого сетевого напряжения (230 В в Великобритании) до более безопасного низкого напряжения.

7 Входная катушка называется первичной, а выходная — вторичной. Между двумя катушками нет электрической связи, вместо этого они связаны переменным магнитным полем, создаваемым в сердечнике трансформатора из мягкого железа. Две линии в середине символа цепи представляют ядро.Трансформаторы потребляют очень мало энергии, поэтому выходная мощность (почти) равна входной мощности. Обратите внимание, что при снижении напряжения ток увеличивается.

8 ТрансформаторТрансформатор:Коэффициент витков Отношение количества витков на каждой катушке, называемое коэффициентом витков, определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большое количество витков на своей первичной (входной) обмотке, которая подключена к сети высокого напряжения, и небольшое количество витков на вторичной (выходной) обмотке, обеспечивающей низкое выходное напряжение.

9 Только трансформатор Низковольтный выход переменного тока подходит для ламп, обогревателей и специальных двигателей переменного тока. Он не подходит для электронных схем, если они не включают выпрямитель и сглаживающий конденсатор.

10 Трансформатор + выпрямитель Переменный выход постоянного тока подходит для ламп, обогревателей и стандартных двигателей.Он не подходит для электронных схем, если они не включают сглаживающий конденсатор.

11 Трансформатор + Выпрямитель + Сглаживание Гладкий выход постоянного тока имеет небольшую пульсацию. Он подходит для большинства электронных схем.

12 Трансформатор + Выпрямитель + Сглаживание + Регулятор Регулируемый выход постоянного тока очень плавный, без пульсаций.Он подходит для всех электронных схем.

13 1.2 Выпрямитель Большинство устройств в электронной системе нуждаются в источнике питания постоянного тока для работы. Источником питания, подаваемого в наш дом, является переменный ток. Чтобы получить постоянное напряжение, мы используем схему выпрямителя. Выпрямитель — это схема, в которой используется 1/более 1 диода для преобразования напряжения переменного тока в пульсирующее напряжение. Существует 3 типа выпрямителей: 1) однополупериодный выпрямитель 2) двухполупериодный выпрямитель 3) мостовой выпрямитель

14 1.21 Однополупериодный выпрямитель Стрелка на диоде указывает направление тока в диоде Благодаря диоду переменный ток в нагрузочном резисторе уменьшается до положительной части цикла

15 1.2.2 Работа однополупериодных выпрямителей Во время положительного цикла входного сигнала диод D смещается в прямом направлении. D действует как переключатель, через который может проходить ток. Падение напряжения на RL равно величине положительного цикла, если пренебречь падением напряжения входного сигнала на диоде.

16 1.2.2 Работа однополупериодных выпрямителей Во время отрицательного цикла входного сигнала диод D смещен в обратном направлении. D действует как переключатель, поэтому ток не может проходить. Падение напряжения в RL во время отрицательного цикла пусто.

17 1.2.3: График входных и выходных сигналов входных сигналов Vi и выходных сигналов Vo для идеального диода однополупериодного выпрямителя

18 Выходное напряжение Выходное напряжение для тока цепи однополупериодного выпрямителя вырабатывается только в положительном цикле.Поскольку ток через диод и падение напряжения на диоде составляют 0,7 В (при условии кремниевого диода), выходное напряжение равно: — Частота Частота выходного сигнала равна входной частоте. Vвых = Вин – 0,7В

19 Пример 1: Схема однополупериодного выпрямителя для входного напряжения 20 Впик-пик, 50 Гц. Сделав предположение, что на диоде нет падения напряжения, рассчитайте: — i) Сигнал выходного напряжения выпрямителя Vin = 20 Впик-пик Vпик = 10 Впик Vout = 10 Впик ii) Частота выходного сигнала Выходная частота = Входная частота сигнала = 50 Гц

20 Пример 2. Рассчитайте пиковое выходное напряжение и пиковый ток, протекающий через диод в состоянии прямого смещения.

21 Ответ: Пиковое выходное напряжение, Vp (выход) = 5 – 0,7 = 4,3 В. Пиковый ток, Ip = Vp (выход) / R = 4,3/47 = 91,5 мА.

22 1.3 Двухполупериодные выпрямители

23 1.3.1 Схема двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом

24 1.3.2 Работа цепей Во время положительного цикла Vin, D1 смещен в прямом направлении, а D2 — в обратном. РИСУНОК 1.3.2 (a)

25 Во время отрицательного цикла входа цепь выглядит так, как показано на РИСУНКЕ 1.3.2 (b), с обратной ролью диодов: D2 смещен в прямом направлении, а D1 смещен в обратном направлении. Чистый эффект такой же, как и на РИСУНОК 1.3.2 (a) РИСУНОК 1.3.2 (b)

26 Входной и выходной сигнал двухполупериодного выпрямителя Рисунок 1.3.2 (C): форма волны двухполупериодного выпрямителя

27 1.4 Мостовой выпрямитель 1.4.1 Схема двухполупериодного мостового выпрямителя Когда мы подключим осциллограф через RL, мы обнаружим, что форма выходного сигнала такая же, как на рисунке 1.4.1 (a) Рисунок 1.4.1 (a)

28 1.4.2 Схема работы положительного полупериода мостового выпрямителя

29 1.4.2 Схема работы отрицательного полупериода мостового выпрямителя

30 1.4.2 Схема работы мостового выпрямителя с выходным напряжением Выходное напряжение двухполупериодной схемы мостового выпрямителя в результате двух циклов. Поскольку при циклическом протекании тока через два диода падение напряжения на диоде составляет 1,4 В (при условии, что кремниевый диод), выходное напряжение равно: Частота Частота выходного сигнала в два раза превышает частоту входного сигнала.Vo = V M-N — 1,4 В

31 1.5 и 1.6: Типы фильтров Используются 4 типа общих фильтров: 1) Конденсаторный фильтр 2) RC-фильтр 3) LC-фильтр 4)  фильтр

32 1) Схема работы конденсаторного фильтра 1.5.1 Работа и процесс фильтрации цепей RC-фильтра с использованием волны O/P (полуволновой)

33 Работа и процесс фильтрации цепей емкостного фильтра с использованием волны O/P (полуволны) — продолжение. В течение первого цикла конденсатор заряжается от точек А к В, достигая максимального напряжения, В макс.Между точками B и C, когда входное напряжение меньше Vmax, конденсатор начинает разряжаться через резистор R L. Конденсатор будет разряжаться до точки C, в течение которой входное напряжение становится равным напряжению на конденсаторе, и конденсатор начинает разряжаться. зарядить снова. Этот процесс повторяется для следующего цикла.

34 1.5.2 Напряжение пульсаций Определение: В постоянном токе возникают небольшие колебания, потому что конденсатор разряжается на небольшую величину между положительным и отрицательным импульсами.Потом перезаряжается. Эта вариация называется пульсацией. Пульсации можно уменьшить, увеличив емкость конденсатора. Пульсации представляют собой пилообразное изменение переменного тока на выходе постоянного тока. Небольшие пульсации допустимы в некоторых цепях, но чем они ниже, тем лучше в целом.

35 Типы фильтров-ПРОДОЛЖЕНИЕ 2) RC-фильтр  RC-фильтр добавляется после фильтрующего конденсатора.  Выпускаются RC-фильтры: резистор последовательно с нагрузкой (RL) и конденсатор параллельно (RL).Влияние RC-фильтра  Резистор (R) уменьшит пульсации напряжения.  C2 будет фильтровать баланс пульсаций напряжения.

36 Типы фильтров-ПРОДОЛЖЕНИЕ 3) LC-фильтр  LC-фильтры изготавливаются путем комбинации индуктора, включенного последовательно, и конденсатора, включенного параллельно.  Функция катушки индуктивности L заключается в еще большем снижении пульсаций без большого сопротивления постоянному току.  При достаточном снижении пульсаций и не чрезмерных потерях мощности в резисторе.

37 Типы фильтров-ПРОДОЛЖЕНИЕ 4)  фильтр   фильтр устраняет проблемы, создаваемые RC-фильтром.  Резистор в резистивно-емкостном фильтре заменен катушкой индуктивности (L).  Фильтрующее действие каждого компонента:  C1: — низкое реактивное сопротивление переменному току — бесконечное сопротивление постоянному току — шунтирование переменного тока на землю при перемещении постоянного тока в сторону L  L: — высокое реактивное сопротивление переменному току — нулевое сопротивление постоянному току — пропускает постоянный ток блокирует переменный ток  C2 : — аналогично C1 — блокирует переменный ток, который не может быть заблокирован L — на выходе доступен только постоянный ток

38 1.7 Работа схемы регулятора напряжения 1.7 Регулировка напряжения Функция регулятора напряжения состоит в том, чтобы: a) Стабилизировать выходное напряжение даже при изменении входного или выходного тока. б) Уменьшить пульсации на выходе напряжения схемы фильтра. Существует три типа схем регулятора напряжения: — 1) стабилитрон регулятора напряжения 2) регулятор напряжения последовательного транзистора 3) интегральная схема регулятора напряжения (серия 78XX)

39 1.7.1 (a) Стабилитрон. Базовая схема стабилизатора стабилитрона показана на рисунке ниже. Это тип шунтирующего регулятора. При проектировании такой схемы необходимо знать значение последовательного резистора Rs, максимальный ток, который должен выдерживать стабилитрон, изменение входного напряжения Vin и изменение тока нагрузки I L Для изменений Vin схема Зенера поддерживает постоянное напряжение Vo на нагрузке RL за счет изменения тока через последовательный резистор Rs.

40 1.7.1 (b) Последовательный транзистор Транзисторы, соединенные последовательно с нагрузкой, будут управлять входным напряжением на выходе. Ссылаясь на рисунок ниже, если выходное напряжение уменьшается, увеличение VBE приведет к тому, что транзистор будет производить больше, чем протекающий ток увеличит выходное напряжение и сохранит выходное напряжение. Стабилитрон будет действовать как опорное напряжение. Тот же процесс происходит, если выходное напряжение увеличивается. Транзистор уменьшит значение тока, что приведет к уменьшению выходного напряжения и поддержанию выходного напряжения. РИСУНОК 1.71.b: Простые типы последовательных регуляторов с использованием стабилитрона и транзистора.

41 1.7.1 (b) Последовательный транзистор-CONTD Диод Зенера будет поддерживать постоянное базовое напряжение, в то время как транзистор образует переменный последовательный резистор. Поскольку напряжение эмиттера всегда отличается от базового напряжения на 0,7 В или около того, результатом будет постоянное выходное напряжение. Транзистор усиливает эффект стабилитрона, поэтому не только достигается лучший результат регулирования, но и может потребляться более высокий ток с меньшим рассеиванием мощности, чем у эквивалентного шунтирующего стабилизатора.

42 1.7.1 (c) Интегральные схемы LM серии 78XX (где XX = 05, 06, 08, 10, 12, 15, 18 или 24) представляет собой регулятор напряжения с тремя выводами. IC LM7805 будет давать выходное напряжение +5 В, LM7806 будет давать выходное напряжение +6 В и, таким образом, LM7824 будет давать выходное напряжение +24 В. На рис. 1.7.1 (c) показана интегральная схема стабилизатора напряжения.

43 Пульсирующее входное напряжение постоянного тока от выпрямителя фильтруется конденсатором C1, который отфильтровывает нежелательные пульсации перед подключением к клемме 1.Регулируемое выходное напряжение +5В создается на выводе 2 фильтра конденсатором С2. C2 также отфильтрует все высокочастотные искажения в системе. Клемма 3 заземлена. 1.7.1 (c) Интегральные схемы

44 1.8 Схемы делителя напряжения В некоторых системах электронного оборудования, особенно оборудования больших или сложных, оно состоит из нескольких ступеней, в каждой цепи иногда используются напряжения разного значения.Например, телевизионная система имеет более десяти различных уровней схемных функций, некоторые из которых требуют напряжения 100 В, 48 В, 12 В и т. д. При использовании источника питания постоянного тока это может быть достигнуто за счет наличия сети делителя напряжения после получения высокого значения напряжения.

45 1.8.1 Цепи делителя напряжения — продолжение

46 1.9 принципиальных схем простой схемы выпрямителя источника питания

47 1.9 Принципиальные схемы простого источника питания На рис. 1.9а показаны принципиальные схемы простого источника питания. Слева направо мы видим, что трансформатор с центральным отводом снижает напряжение питания переменного тока. Двухполупериодный выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное.  фильтры используются для обеспечения импульсного напряжения постоянного тока, после чего постоянный ток стабилизируется стабилитроном.


Сборка модуля линейного источника питания — Блог — Оборудование с открытым исходным кодом

Примечание. Проект является экспериментальным. Проект маломощный и низковольтный, и требует источника низкого напряжения, который может быть получен от сетевого трансформатора.

Однако существуют значительные риски при строительстве зданий с питанием от сети. По этой причине рекомендуется использовать внешний закрытый трансформатор переменного тока в сеть низкого напряжения, если вы не являетесь квалифицированным инженером.

 

При работе с аналоговыми схемами может помочь наличие линейного источника питания. Я использую источник питания Thandar дома, но, к сожалению, у него всего одна шина питания.

 

Много лет назад я построил дешевый двухрельсовый источник питания; в нем использовалась пара комплектов линейного питания из местного магазина электроники, и он был собран вместе с сетевым трансформатором и парой индикаторных панелей вольтметра. Я до сих пор использую его, но я хотел создавать модули типа «строительный блок» для экспериментов с операционными усилителями, аудиопроектов Hi-Fi, таких как усилители для наушников, работы со сверхчувствительными устройствами и сигналами от датчиков и чувствительных радиоприемников, а также для интеграция во все виды других проектов, где шум в противном случае вызвал бы проблемы.

 

Таким образом, целью этого проекта было создание достаточно универсального, малошумящего, компактного линейного источника питания, который можно было бы встраивать в более крупные проекты или использовать автономно. Он предназначен для подачи до 250 мА при напряжении, выбираемом во время разработки, а выходная мощность может достигать 3,75 Вт для каждой из двух шин, поэтому мощности достаточно для реализации множества интересных проектов.

 

Окончательная печатная плата фактически содержит два дизайна; двухрельсовое питание, а также отдельное однорельсовое питание.При желании две секции можно разрезать, если в проекте не нужны все три направляющие. Несколько досок могут быть использованы для дополнительных рельсов.

 

На этой фотографии показана часть платы с двумя направляющими в готовом виде (часть платы с одной направляющей, по сути, представляет собой просто дубликат половины части с двумя направляющими и не полностью припаяна на фотографии ниже). Наличие трех шин может быть полезно для комбинированных аналогово-цифровых проектов, где, скажем, требуется питание +5 В для микроконтроллера, а также +/-15 В для аналоговой части.Отдельный источник питания с одной шиной изолирован, чтобы исключить влияние микроконтроллера на аналоговую схему.

 

Регуляторы напряжения регулируются во время проектирования путем изменения значений компонентов, поэтому печатная плата может быть полезна для различных проектов путем изменения значений конденсаторов и резисторов и выбора подходящего трансформатора.

 

Как уже упоминалось, типичным вариантом использования может быть +5В и +/-15В или +/-10В. Я решил сконструировать двойную шину так, чтобы она была +/- 14 В (несколько произвольное значение, мне просто нужно было что-то выше +/- 12 В для некоторых экспериментов.

 

Подводя итог, вот технические характеристики конструкции, но, как уже упоминалось, эти значения могут быть изменены путем изменения значений компонентов:

Вход: 110 В или 220 В перем.

Дополнительный выход: +5 В 200 мА

 

Здесь показан выход сетевого трансформатора:

 

Сплющенные верх и низ — это нормально; питание от сети не всегда представляет собой идеальную синусоиду, и трансформатор также может вносить некоторые гармоники.

 

Выходной сигнал сетевого трансформатора выпрямляется, а затем любой шум переключения диодов фильтруется, а выпрямленный выходной сигнал также фильтруется с помощью больших электролитических конденсаторов, чтобы оставить форму волны постоянного тока. Любой высокочастотный шум снижается с помощью ферритовых бусинок, которые обладают высокой устойчивостью к такому шуму.

Положительный нерегулируемый выход схемы выше идет на положительный линейный регулятор. Эта схема основана на интегральной схеме LT3065.Даташит следовал. Напряжение устанавливается с помощью пары резисторов, но если вы хотите внести изменения, обратитесь к техническому описанию, потому что значения некоторых других деталей (например, конденсатора C10 на диаграмме ниже) также необходимо отрегулировать при изменении желаемого напряжения.

 

Обратите внимание, что выходное напряжение с указанными значениями на самом деле составляет 14 В, а не 15 В. Выходной ток установлен на максимальное значение 250 мА.

Отрицательный нерегулируемый выход мостового выпрямителя подается на схему на основе LT3090.Опять внимательно следили за таблицей данных. Выход составляет -14 В (макс. 250 мА) с указанными значениями.

 

Часть печатной платы, содержащая блок питания с одной шиной, имеет ту же конструкцию, что и для положительной шины. Однако значения изменены, потому что я хотел установить этот выход на 5 В. Ограничение тока для выхода 5 В было установлено на 200 мА с помощью резистора R1.

Визуализация здесь показывает, как выглядит печатная плата для конструкции с двумя направляющими.Выход трансформатора подключается с левой стороны.

 

Круговое расположение изначально предназначалось для того, чтобы можно было привинтить непосредственно к центру тороидального трансформатора блок питания очень небольшой площади, но ближе к концу компоновки печатной платы я решил просто установить его рядом с трансформатором с отверстиями для винтов. вместо этого на углах печатной платы. Верхняя половина этой конструкции реализует отрицательную шину питания, а нижняя половина реализует положительную шину питания.

Конструкция печатной платы с одной направляющей практически идентична нижней половине конструкции печатной платы с двумя направляющими.

 

Файлы САПР прикреплены к сообщению в блоге, их можно отправить любому производителю печатных плат. Как только платы прибудут, первая задача — припаять интегральные схемы линейного регулятора. У них есть открытая подушечка на нижней стороне; Здесь показана одна процедура пайки нижних контактных площадок с помощью обычного паяльника.

 

После их пайки продолжить пайку самых маленьких деталей и закончить большими, т.е.е. электролитические конденсаторы и разъемы.

 

Разъемы Molex Ultra-Fit использовались для вторичных проводов трансформатора. Использовался недорогой обжимной инструмент PA-09.

 

При вставке обжатых концов в пластиковую оболочку ориентируйте обжим так, чтобы открытая сторона обжима была обращена вверх, если сторона зажима пластиковой оболочки также обращена вверх. На фотографии ниже показано правильное расположение металлических зажимов в центре фотографии открытой стороной вверх, чтобы соответствовать ориентации пластиковой оболочки на правой стороне фотографии, клипса которой обращена вверх.

 

Основная часть тестирования будет сохранена для части 2, а пока трансформатор был включен, и выходное напряжение сдвоенных шин наблюдалось изначально без нагрузки. Шум не удалось измерить с помощью осциллографа, для этого будут использоваться другие методы.

 

Напряжение также было измерено с помощью мультиметра, и выход прототипа составил +14,06 В и -13,99 В. Нагрузочное и динамическое тестирование будет проведено во второй части.

 

Для полной изоляции третьего рельса можно использовать еще один трансформатор. Однако практичнее использовать тот же трансформатор и добавить еще одну обмотку.

 

Примечание. Информация в этом разделе относится конкретно к конкретному трансформатору 15 ВА, 2×12 В15 ВА, 2×12 В, трансформатору Farnell и применима только в том случае, если двойные шины настроены на +/-15 В или ниже, при токе до 250 мА на каждой шине. и если третья шина настроена на +5 В до 200 мА.

Информация не применима к любой другой модели трансформатора, даже если номинальные характеристики идентичны. Это также относится ко всем другим материалам (таким как провода и ленты), упомянутым в этом разделе. Должны использоваться только указанные номера деталей, и они должны поступать из отслеживаемого источника. В противном случае существует очень высокий риск повреждения, поражения электрическим током или возгорания.

Кроме того, используйте качественную электропроводку, а не плохую электропроводку, как это часто бывает.

 

Этапы чрезвычайно просты, не так много ошибок, если вы используете правильные, идентичные материалы и следуете процедурам. Фактическая проводка сети и окончательная сборка не будут описаны в этом сообщении блога, это будет во второй части. В этом сообщении блога будет описано только, как получить дополнительную шину питания с помощью трансформатора.

Есть четыре основных шага.

 

Шаг 1. Намотка эмалированного провода

Возьмите эмалированный медный провод длиной 7 м, рассчитанный на 180 градусов Цельсия, номиналом 24 или 25 AWG, и намотайте 82 витка вокруг трансформатора.Для этого проще начать с середины, на 3,5 метра вглубь провода, и с каждых 3,5 метров длины намотать по 41 витку. Один виток — это, по сути, один проход через центр трансформатора. После того, как вы закончите, он должен выглядеть, как на фото ниже:

 

Шаг 2. Прикрепление проводов из ПВХ

Используйте небольшой кусочек каптоновой ленты (если вы не очень термостойкой клейкой лентой, которую можно использовать в качестве изолирующего слоя), чтобы удерживать первую и последнюю обмотки на месте, а затем прикрепить к концам провода с ПВХ изоляцией.Этот процесс будет включать в себя соскабливание эмали (используйте небольшой кусочек наждачной бумаги или край лезвия). На фото показан синий провод в ПВХ-изоляции, припаянный к эмалированному медному проводу. Изолированный провод должен быть 22AWG, 105 градусов C.

 

Шаг 3. Закрепление проводов

Отогните назад эмалированный провод и наклейте немного ленты на синий провод, а затем согните синий провод в форме буквы «U» и закрепите его большим количеством каптоновой ленты. чтобы было какое-то облегчение напряжения.Каптоновая лента накладывается поперек провода, но еще один кусок проклеивается через трансформатор с обеих сторон синего провода, чтобы он надежно удерживался на месте. Результат должен выглядеть как на фото ниже:

Вот все это с высоты птичьего полета; Вы можете видеть, что каптоновая лента обернута через трансформатор с обеих сторон синего провода для обоих концов обмотки:

 

Шаг 4. Изоляция обмотки

Обмотайте каптоновой лентой трансформатор, чтобы покройте весь эмалированный медный провод.Это невозможно с одним длинным отрезком каптоновой ленты, поэтому вам придется делать это с более короткими (скажем, 30 см) отрезками. Начните с другой стороны синего провода так, чтобы по крайней мере 10 мм до эмалированного медного провода были покрыты, и перекройте каптоновую ленту на половину ее ширины, чтобы к тому времени лента была намотана на другой конец. синий провод (и закройте еще 10 мм), фактически везде над обмоткой 5 В имеется двойной слой каптоновой ленты из-за перекрытия.Это будет выглядеть как на фото ниже:

 

Вот и все! Теперь у вас есть трансформатор с дополнительной обмоткой, подходящей для питания шины +5В.

 

Таким образом, перечисленные модификации сделали трансформатор пригодным для обеспечения линий +/-15 В при токе до 250 мА и +5 В при 200 мА. Этой возможности должно быть достаточно для многих проектов, упомянутых во введении!

Удельные части, которые необходимо использовать, перечислены здесь:

15VA 2x12V Transformer15va 2x12V трансформатор

24 AWG Enamelled Wire24 AWG Enamelled проволока

22 AWG PVC изолированный провод 222 AWG PVC изолированный провод

Kapton Polyimide Trykapton полиимидная лента

 

Конструкция модуля питания с двойной (или тройной) шиной предназначена для проектов с низким уровнем шума.Хотя тесты еще нужно провести, я подумал, что стоит написать эту часть 1 сейчас, на случай, если другие тоже захотят построить этот проект. Список деталей приведен ниже, и файлы платы также прикреплены к этому сообщению в блоге, готовые к отправке на любой завод по производству печатных плат (например, Elecrow, iTead).

Трансформатор, эмалированная проволока и лента:

см. Выше

Нерегулируемая секция поставки:

C1, C2, C3, C4, C5, C6 3300UF 25V Eeufk1e332Seeufk1e332s Farnell 1744955 18MMDIA 7.5 мм шага Panasonic Coundator FK Series

C15 1U 100V 1210 конденсатор Kemet C1210C105K1Ractu Farnell 1793831

R8 100R 0805 резистор CR0805-FX-10000805-FX-10005-BARNELL 2008370

D1, D2, D3, D4 PMEG10020AELRPMEG10020AELR FARNELL 2498546 SOD123W 100 V 2 Низкая утечка тока Shottky Barrier Выпрямитель

FB1, FB2 FBMH4225HM102NT Farnell 1651731 Ferrite Beab 1210

J1 Molex 172286-1204172286-1204 RABLELL 2494350 Ultra-Fit-4-Vert Connector

Двойная рельс разъема и обжимные клеммы:

J1-Plug J2-Plug Plug Molex 172256-1004172256-1004 Farnell 249456-1004 Farnell 2494339 Ultra-Fit Chribpp Connector Country

Crimp-розетки (Кол-во 8 необходимых) Molex 172253-3111 Farnell 2494336 Ultra-Fit 20AWG

Dual Rail Положительный выход:

C7 10 мкФ 25 В Panasonic EEEHD1E100AREEEHD1E100AR Farnell 1714735 корпус C SMD Алюминиевый электролитический конденсатор

C8 10n 0603 Конденсатор Kemet C0603C103K1RACTU Фарнелл 1865545

С9 22n 0603 Конденсатор Kemet C0603C223K1RACTU Фарнелл 1865548

0603 С10 56n Конденсатор Kemet C0603C563K3RACTU Фарнелл 2522421

С11 10uF 35V AVX TPSD106K035R0300 Фарнелл 1432608 Тантал D размер (7.3 мм x 4,3 мм) Знаки ленты «+»

R1 1,2 кОм 0603 Резистор (устанавливает ограничение тока на 250 мА) ERJ3EKF2703V Farnell 2303262

R3 12K 1% 0603 Резистор (устанавливает выходное напряжение на 14 В) CR0603-FX-1202) Farnell 2333583

R4 470K 0603 Резистор CR0603-FX-470360603-FX-4706EF FARNELL 2333613

U1 LT305EMSE или LT3065IMSE FARNELL 2396654 LDO положительный регулятор напряжения

J2 MOLEX 172286-1204172286-1204172286-1204 RABLELL 2494350 ULTRA-FIT-4-VERT Connector 240003

Двойной рельсовый раздел отрицательный вывод:

C12 10UF 25V Panasonic Eeehd1e100Areeehd1e100AR Farnell 1714735 Case’c SMD Алюминиевый электролитический конденсатор

C13 100p 0603 Конденсатор Kemet C0603C101J1GACTU Farnell 1414602

C14 10 мкФ 35 В AVX TPSD106K035R0300 Farnell 1432608 Тантал размер D (7.3MMX4.3mm) Знаменные марки ‘+’

R5 40.2K 1 0603 Резистор (Устанавливает предел тока до 250 мА ERJ3EKF4022VERJ3EKF4022V Farnell 2059463

R6 280K 1 0603 Резистор (Устанавливает выходное напряжение до-14В ERJ3EKF2803VERJ3EKF2803V Farnell 2059515

R7 470K 0603 Резистор CR0603-FX-470360603-FX-470360603-FX-4703ELELLELL 2333613

U2 LT3090MSE или LT3090IMSE или LT3090MPMSE Farnell 2365998 Регулятор отрицательного напряжения

Третий железнодорожный разрез. -1002 Farnell 2494337 Корпус 2-контактного разъема Ultra-Fit

ОБЖИМНЫЕ ГНЕЗДА (4 шт.) Molex 172253-3111 Farnell 2494336 Ultra-Fit 20AWG

 

Третья секция рельса (положительный регулятор 5 В): ,D3,D4 PMEG10020AELRPMEG10020AELR Farnell 2498546 SOD123W 100 В, 2 А, барьер Шоттки с малым током утечки

FB1 FBMh4225HM102NT Farnell 1651731 Ферритовая втулка 1210

90 002 C1 1u 100 В 1210 Конденсатор Kemet C1210C105K1RACTU Farnell 1793831

C2,C3 5600 мкФ 16 В EEUFK1C562EEUFK1C562 Farnell 1744932 16MMDIA 7.5MM СМОЛА Panasonic Конденсатор серии FK

С4 10uF 25V Panasonic EEEHD1E100AREEEHD1E100AR Фарнелл 1714735 case’C SMD алюминиевый Электролитический конденсатор С5

0603 10n Конденсатор

C6-22n 0603 Конденсатор

C7-15n 0603 Конденсатор

С8 10uF 35V AVX TPSD106K035R0300 Фарнелл 1432608 Тантал Размер D (7,3 мм x 4,3 мм) Метки ленты ‘+’

R1 1,5 кОм 0603 Резистор (устанавливает ограничение тока на 200 мА) Напряжение до 5В) ERJ3EKF4323V Farnellell 2303286

R3 59K 1% 0603 Резистор (устанавливает выходное напряжение до 5 В) CRCW060359K0FKEA FARNELL 1652892K0FKEA FARNELL 1652892

R4 470K 0603 резистор CR0603-FX-4703 603603-FX-4706EF Farnell 2333613

R8 100R 0805 резистор CR0805 -FX-1000ELFCR0805-FX-1000ELF Farnell 2008370

U1 LT3065EMSE или LT3065IMSE Farnell 2396654 LDO Положительное напряжение Регулятор возраста       

J1,J2 Molex 172286-1202172286-1202 Farnell 2494346 Разъем ULTRA-FIT-2-VERT

Классификация источников питания и их различные типы

Блок питания — это часть аппаратного обеспечения, которое используется для преобразования энергии, подаваемой из розетки, в полезную мощность для многих частей внутри электрического устройства.Каждый источник энергии должен управлять своей нагрузкой, которая к нему подключена. В зависимости от своей конструкции блок питания может получать энергию от различных типов источников энергии, таких как системы передачи электроэнергии, электромеханические системы, такие как генераторы и генераторы переменного тока, преобразователи солнечной энергии, устройства накопления энергии, такие как батарея и топливные элементы, или другие. источник питания. Существует два типа источников питания: источник переменного и постоянного тока. В зависимости от электрических характеристик электрического устройства оно может использовать питание переменного или постоянного тока.


Что такое блок питания?

Источник питания можно определить как электрическое устройство, используемое для подачи электроэнергии на электрические нагрузки. Основная функция этого устройства заключается в изменении электрического тока от источника на точное напряжение, частоту и ток для питания нагрузки. Иногда эти источники питания можно назвать преобразователями электроэнергии. Некоторые типы расходных материалов представляют собой отдельные элементы нагрузки, в то время как другие встроены в устройства, которыми они управляют.

Блок-схема блока питания    

Цепь питания используется в различных электрических и электронных устройствах. Схемы электропитания подразделяются на различные типы в зависимости от мощности, которую они используют для питания цепей или устройств. Например, схемы на основе микроконтроллера, как правило, представляют собой схемы регулируемого источника питания (RPS) 5 В постоянного тока, которые могут быть разработаны с помощью различных методов изменения мощности с 230 В переменного тока на 5 В постоянного тока.

Блок-схема источника питания и пошаговое преобразование 230 В переменного тока в 12 В постоянного тока обсуждаются ниже.

  • Понижающий трансформатор преобразует 230 В переменного тока в 12 В.
  • Мостовой выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный
  • Конденсатор используется для фильтрации пульсаций переменного тока и подается на регулятор напряжения.
  • Наконец, регулятор напряжения регулирует напряжение до 5 В, и, наконец, блокировочный диод используется для получения пульсирующей формы волны.
Блок-схема источника питания

Классификация источников питания и их различных типов

Здесь мы обсудим различные типы блоков питания, которые существуют на рынке.В приведенной ниже таблице указаны основные типы источников питания для следующих условий.

ВЫХОД = DC

ВЫХОД = переменный ток

ВХОД = AC

  • Настенная бородавка
  • Настольные источники питания
  • Зарядное устройство
  • Изолирующий трансформатор
  • переменный источник питания переменного тока
  • Преобразователь частоты

ВХОД = DC

Переменный источник питания переменного тока

Различные напряжения переменного тока генерируются с помощью трансформатора.Трансформатор может иметь несколько обмоток или ответвлений, и в этом случае прибор использует переключатели для выбора различных уровней напряжения. В качестве альтернативы можно использовать регулируемый трансформатор (регулируемый автотрансформатор) для непрерывного изменения напряжения. Некоторые регулируемые источники переменного тока снабжены измерителями для контроля напряжения, тока и/или мощности.

Переменный источник питания переменного тока

Нерегулируемый линейный источник питания

Нерегулируемые источники питания содержат понижающий трансформатор, выпрямитель, фильтрующий конденсатор и стабилизирующий резистор.Этот тип источника питания из-за своей простоты является наименее дорогостоящим и наиболее надежным при низких требованиях к мощности. Основным недостатком является непостоянство выходного напряжения. Она будет меняться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, а пульсации не подходят для электронных приложений. Пульсации можно уменьшить, заменив конденсатор фильтра на фильтр LC (индуктор-конденсатор), но стоимость будет выше.

Нерегулируемый линейный источник питания
Входной трансформатор

Входной трансформатор используется для преобразования входного линейного напряжения до требуемого уровня электропитания.Он также изолирует выходную цепь от сетевого питания. Здесь мы используем понижающий трансформатор.

Выпрямитель

Выпрямитель, используемый для преобразования входящего сигнала из формата переменного тока в необработанный постоянный ток. Пожалуйста, обратитесь к этим ссылкам. Доступны различные типы выпрямителей: двухполупериодный выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель.

Конденсатор фильтра

Пульсирующий постоянный ток от выпрямителя подается на сглаживающий конденсатор. Это удалит нежелательные пульсации в пульсирующем постоянном токе.

Резистор прокачки
Резистор сброса

также известен как резистор стока источника питания. Он подключается к конденсаторам фильтра для отвода накопленного заряда, чтобы питание системы не представляло опасности.

Программируемый блок питания

Этот тип источника питания позволяет дистанционно управлять его работой через аналоговый вход или цифровые интерфейсы, такие как GPIB или RS232. Управляемые свойства этого источника питания включают ток, напряжение, частоту.Этот тип расходных материалов используется в широком спектре приложений, таких как производство полупроводников, генераторов рентгеновского излучения, мониторинг роста кристаллов, тестирование автоматизированного оборудования.

Как правило, в этих типах источников питания используется важный микрокомпьютер для управления, а также наблюдения за работой источника питания. Блок питания, оснащенный интерфейсом компьютера, использует стандартные (или) проприетарные протоколы связи и язык управления устройством, такой как SCPI (стандартные команды для программируемых инструментов)

.

Компьютерный блок питания

Блок питания в компьютере — это часть аппаратного обеспечения, которое используется для преобразования мощности, подаваемой из розетки, в полезную мощность для нескольких частей компьютера.Преобразует переменный ток в постоянный

Он также контролирует перегрев посредством управления напряжением, которое может изменяться вручную или автоматически в зависимости от источника питания. Блок питания или блок питания также называют преобразователем мощности или блоком питания.

В компьютере внутренние компоненты, такие как корпуса, материнские платы и блоки питания, доступны в различных конфигурациях, размеры которых известны как форм-фактор. Все эти три компонента должны быть хорошо согласованы друг с другом, чтобы работать должным образом вместе.

Регулируемый линейный источник питания

Регулируемые линейные источники питания аналогичны нестабилизированным линейным источникам питания, за исключением того, что вместо стабилизатора используется 3-контактный стабилизатор. Основной целью этого источника питания является обеспечение требуемого уровня мощности постоянного тока для нагрузки. Источник питания постоянного тока использует источник переменного тока в качестве входа. Различные приложения требуют различных уровней напряжения атрибутов, но в настоящее время источники питания постоянного тока обеспечивают точное выходное напряжение. И это напряжение регулируется электронной схемой, так что оно обеспечивает постоянное выходное напряжение в широком диапазоне выходных нагрузок.

Блок-схема регулируемого источника питания

Ниже приведена основная принципиальная схема регулируемого линейного источника питания.

Регулируемый линейный источник питания

К основным характеристикам этого источника питания относятся следующие.

  • КПД этого блока питания составляет от 20 до 25%
  • Магнитные материалы, используемые в этом блоке питания, представляют собой сердечник CRGO или Stalloy.
  • Более надежный, менее сложный и громоздкий.
  • Дает более быстрый ответ.

К основным преимуществам линейного блока питания относятся надежность, простота, низкая стоимость и низкий уровень шума. Наряду с этими преимуществами, есть некоторые недостатки, такие как

Они лучше всего подходят для нескольких приложений с низким энергопотреблением, когда требуется большая мощность; недостатки превращаются в более явно. К недостаткам этого блока питания можно отнести высокие потери тепла, размер и низкий уровень эффективности. Всякий раз, когда линейный источник питания используется в приложениях высокой мощности; для управления питанием требуются большие компоненты.

Сглаживание

После выпрямления сигнала переменного тока постоянный ток необходимо сгладить, чтобы устранить колебания уровня напряжения. Для этой цели обычно используются конденсаторы большой емкости.

Регулятор напряжения

Линейный стабилизатор имеет активное (BJT или MOSFET) проходное устройство (последовательное или шунтовое), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным эталонным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного уровня выходного напряжения.Существует два основных типа линейных источников питания. Узнайте больше о различных типах регуляторов напряжения с принципами работы.

Регулятор серии

Это наиболее широко используемый регулятор для линейных источников питания. Как следует из названия, последовательный элемент помещается в цепь, как показано на рисунке ниже, и его сопротивление изменяется с помощью управляющей электроники, чтобы обеспечить правильное выходное напряжение для потребляемого тока.

Концепция последовательного регулятора напряжения или последовательного проходного регулятора
Шунтовой регулятор

Шунтовой регулятор менее широко используется в качестве основного элемента в регуляторе напряжения.При этом переменный элемент размещается поперек нагрузки, как показано ниже. Резистор истока включен последовательно с входом, а шунтирующий регулятор регулируется таким образом, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным.

Шунтовой регулятор напряжения с обратной связью

Импульсный источник питания (SMPS)

SMPS имеет выпрямитель, фильтрующий конденсатор, последовательный транзистор, регулятор, трансформатор, но он более сложен, чем другие источники питания, которые мы обсуждали.

Импульсный источник питания

Приведенная выше схема представляет собой простую блок-схему.Напряжение переменного тока выпрямляется в нерегулируемое напряжение постоянного тока с помощью последовательного транзистора и регулятора. Этот постоянный ток прерывается до постоянного высокочастотного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размер трансформатора и позволяет использовать гораздо меньший источник питания. Недостатки этого типа источника питания заключаются в том, что все трансформаторы должны изготавливаться на заказ, а сложность источника питания не позволяет использовать его с малой производительностью или экономичными маломощными приложениями. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать все об SMPS.

Импульсный источник питания (SMPS)

Источник бесперебойного питания (UPS)

ИБП

— это резервный источник питания, который в случае сбоя или перебоев в подаче электроэнергии дает достаточно времени для корректного отключения системы или запуска резервного генератора. ИБП обычно состоит из блока перезаряжаемых батарей и схемы измерения и кондиционирования мощности. Кроме того, прочитайте принципиальную схему ИБП и различные типы, пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о принципиальной схеме ИБП и работе.

Источник бесперебойного питания (ИБП)

Источник питания постоянного тока

Источник питания постоянного тока — это источник постоянного напряжения, обеспечивающий нагрузку постоянным напряжением. В соответствии со своим планом источник питания постоянного тока может управляться источником постоянного тока или источником переменного тока, например, сетью электропитания.

Источник питания постоянного тока

Это все о различных типах источников питания, которые включают в себя линейные источники питания, импульсные источники питания, источники бесперебойного питания. Кроме того, для реализации проектов в области электроники и электротехники или любой информации о типах источников питания вы можете оставить свой отзыв, чтобы дать свои предложения, комментарии в разделе комментариев ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *