Простейшая схема блока питания. Схема простейшего блока питания: устройство и принцип работы

Как устроен простейший блок питания. Из каких основных элементов он состоит. Какие функции выполняет каждый элемент схемы. Как работает трансформатор, выпрямитель и фильтр в блоке питания. Какие параметры нужно учитывать при выборе компонентов.

Основные элементы простейшего блока питания

Простейший блок питания состоит из трех основных элементов:

• Трансформатор
• Выпрямительный диодный мост
• Сглаживающий конденсатор

Каждый из этих элементов выполняет важную функцию в преобразовании переменного сетевого напряжения в постоянное напряжение нужной величины.

Назначение и принцип работы трансформатора

Трансформатор в блоке питания выполняет две ключевые функции:

1. Понижает высокое сетевое напряжение до нужного уровня
2. Обеспечивает гальваническую развязку между первичной и вторичной цепью

Как работает трансформатор? Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле в сердечнике. Это поле индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Величина наведенного напряжения зависит от соотношения числа витков в обмотках.

Выпрямление переменного тока диодным мостом

После трансформатора переменное напряжение поступает на диодный мост. Какую функцию он выполняет?

• Преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное
• Пропускает ток только в одном направлении
• Выпрямляет обе полуволны переменного напряжения

Диодный мост состоит из четырех диодов, соединенных определенным образом. В каждый полупериод работают два диода, остальные закрыты.

Сглаживание пульсаций конденсатором

После выпрямителя напряжение содержит пульсации. Для их уменьшения используется сглаживающий конденсатор большой емкости. Как он работает?

• Заряжается при нарастании напряжения
• Отдает заряд при спаде напряжения
• Поддерживает напряжение близким к постоянному

Емкость конденсатора подбирается в зависимости от требуемого тока нагрузки и допустимого уровня пульсаций.

Расчет параметров трансформатора

При выборе трансформатора для блока питания нужно учитывать следующие параметры:

• Требуемое выходное напряжение
• Максимальный ток нагрузки
• Коэффициент трансформации
• Допустимая мощность

Как рассчитать коэффициент трансформации? Это отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной. Например, если на первичной обмотке 1000 витков, а на вторичной 100, коэффициент трансформации равен 10.

Выбор диодов для выпрямительного моста

При выборе диодов для выпрямителя нужно учитывать следующие параметры:

• Максимальное обратное напряжение
• Максимальный прямой ток
• Быстродействие диодов
• Допустимая рассеиваемая мощность

Обратное напряжение диодов должно быть как минимум в 2-3 раза больше амплитуды выпрямляемого напряжения. Прямой ток — не меньше максимального тока нагрузки.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Емкость сглаживающего конденсатора зависит от следующих факторов:

• Требуемый ток нагрузки
• Допустимый уровень пульсаций
• Частота питающей сети
• Выходное напряжение

Приближенно емкость можно рассчитать по формуле:

C = I / (2 * f * U * k)

где I — ток нагрузки, f — частота сети, U — выходное напряжение, k — коэффициент пульсаций.

Преимущества и недостатки простейшего блока питания

Простейший блок питания имеет ряд достоинств и ограничений:

Преимущества:

• Простота конструкции
• Надежность
• Низкая стоимость

Недостатки:

• Низкий КПД (около 50-60%)
• Большие габариты и вес
• Отсутствие стабилизации напряжения

Для более качественного питания электронных устройств используются стабилизированные и импульсные блоки питания.

Применение простейших блоков питания

Где могут использоваться простейшие блоки питания? Основные области применения:

• Питание маломощных бытовых устройств
• Зарядные устройства
• Источники питания для светодиодных лент
• Лабораторные блоки питания
• Питание радиолюбительских конструкций

В более сложной аппаратуре простейшие блоки питания практически не используются из-за своих недостатков.

Меры безопасности при работе с блоками питания

При сборке и эксплуатации простейших блоков питания необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Использовать качественные комплектующие
• Обеспечить надежную изоляцию всех токоведущих частей
• Не превышать максимально допустимую мощность
• Исключить возможность короткого замыкания на выходе
• Обеспечить хорошее охлаждение силовых элементов

Несоблюдение этих правил может привести к выходу блока питания из строя и поражению электрическим током.

Устройство и схема простого блока питания — Интернет-журнал «Электрон» Выпуск №5

Для питания различных электронных устройств нам в большинстве случаев необходимо постоянное напряжение определенной величины. Для этого кроме батареек и аккумулятором мы можем использовать вторичные источники напряжения, так называемые блоки питания, функция которых заключается в том, что бы преобразовать сетевое переменное напряжение в постоянное напряжение необходимой величины.

Если рассмотреть схему простейшего блока питания, то увидим, что она состоит из трансформатора Т1, диодного моста D1 и сглаживающего конденсатора С1.

Трансформатор Т1 необходим для преобразования переменного (в данном случае сетевого) напряжения в более низкое переменное напряжение. Кроме того трансформатор осуществляет гальваническую развязку между напряжением сети и выходным напряжением блока питания.

Одним из параметров трансформатора является коэффициент трансформации, который показывает во сколько раз трансформатор увеличит или уменьшит выходное напряжение, то есть напряжение на вторичной обмотке.

В простейшем случае коэффициент трансформации — это отношение напряжения на первичной обмотке к напряжению на вторичной обмотке в режиме холостого хода, то есть без нагрузки.

Например, если мы подключаем первичную обмотку в сеть 220 вольт, а на вторичной имеем 12 вольт, то коэффициент трансформации равен 220/12

Далее неотъемлемой частью простого блока питания является диодный мост, который выпрямляет переменное напряжение, поступающее на его вход, то есть преобразует его в постоянное. Параметры диодного моста зависят от тока нагрузки, который вы хотите получить на выходе блока питания. Поэтому для моста подбирают диоды, чтобы такой параметр как обратное напряжение диода Uобр было больше напряжения, поступающего на мост, а прямой ток диода Iпр был больше тока нагрузки самого блока питания.

И третьим элементом нашего блока питания является сглаживающий конденсатор, который предназначен для уменьшения пульсаций постоянного напряжения на выходе блока питания. Его емкость влияет на величину пульсаций выходного постоянного напряжения.

На вход трансформатора, то есть на первичную обмотку, поступает сетевое напряжение 220 вольт. Трансформатор преобразует сетевое напряжение в необходимое нам переменное напряжение. Для простоты объяснения возьмет напряжение на вторичной обмотки равное 12 вольт.

Далее переменное напряжение со вторичной обмотки поступает на выпрямительный диодный мост, собранный из четырех диодов по схеме двухполупериодного выпрямителя.

Диодный мост преобразует (выпрямляет) переменное синусоидальное напряжение в постоянное напряжение. Диоды работают попарно для положительной и отрицательной полуволны переменного напряжения.

По сути, напряжение с диодного моста имеет большие пульсации с частотой 100 герц (для сети частотой 50 герц) и будет отрицательно влиять на работу питаемого этим блоком устройства.

Поэтому для уменьшения пульсаций параллельно положительному и отрицательному выводам блока питания устанавливают сглаживающий конденсатор. Конденсатор накапливает заряд во время нарастания напряжения на выходе диодного моста и отдает этот заряд в нагрузку во время спада полуволны напряжения, тем самым поддерживая выходное напряжение близко к номинальному значению.

Здесь стоит сказать, что для того, что бы конденсатор не вышел из строя его рабочее напряжение должно в как минимум в два раза превышать напряжения в цепи, то есть на выходе блока питания.

Ниже вы можете посмотреть результаы моделирования простейшего блока питания на основе мостового выпрямительного моста в програме Multisim.

Целью данной статьи является познакомить вас с принципом работы простейшего блока питания. Как рассчитать и собрать свой блок питания мы рассмотрим в следующих выпусках журнала ЭЛЕКТРОН.

Более подробно о устройстве и работе простейшего блока питание вы можете узнать посмотрев следующее видео:

Простая схема блока питания

Если вы всерьез решили заняться радиолюбительством, то, в первую очередь, стоит задуматься о блоке питания. Рассмотрим схему простого блока питания. Она очень проста и позволяет регулировать напряжение в пределах Вольт и содержит минимум деталей. Все зависит от мощности и выходного напряжения трансформатора. Схема простого блока питания Здесь все предельно ясно, понижающий трансформатор переводит В в 25 В переменного тока.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Защита для блока питания
• Блок питания
• Как сделать импульсный блок питания своими руками – 3 лучшие схемы
• Простой регулируемый стабилизированный блок питания
• Схемы блоков питания своими руками
• Схема простого блока питания
• Простой БП своими руками
• Устройство и схема простого блока питания
• Cамодельный блок питания на 12 вольт

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Простой блок питания своими руками

Защита для блока питания

Самое простое, что нужно для получения постоянного напряжения, способного питать приборы, рассчитанные на 12 вольт — лампочки, светодиодные ленты и другое низковольтное оборудование. Понижающий трансформатор можно взять из старого блока питания компьютера или просто купить в магазине, чтобы не заморачиваться с обмотками и перемотками.

Однако чтобы выйти в конечном счете на искомые 12 вольт напряжения при работающей нагрузке, нужно взять трансформатор, понижающий вольт до Для моста можно взять четыре выпрямительных диода 1N, рассчитанных на нужный нам диапазон напряжений или аналогичные. Конденсатор должен быть емкостью не менее мкФ. Для хорошего качества выходного напряжения можно и больше, 1 мкФ или выше, но для питания осветительных приборов это совсем не обязательно. Диапазон рабочих напряжений конденсатора нужен, скажем, вольт до При выборе коробки важно учесть, что электрические схемы при работе разогреваются.

Поэтому коробку хорошо найти подходящую по размерам и с отверстиями для вентиляции. Можно купить в магазине или взять корпус от блока питания компьютера. Последний вариант может оказаться громоздким, но в нем как упрощение можно оставить уже имеющийся трансформатор, даже вместе с вентилятором охлаждения. На трансформаторе нас интересует низковольтная обмотка. Если она дает понижение напряжения с В до 16 В — это идеальный случай.

Если нет, придется ее перемотать. После перемотки и проверки напряжения на выходе трансформатора его можно закрепить на монтажной плате. И сразу продумать, как монтажная плата будет крепиться внутри коробки. У нее для этого имеются посадочные отверстия. Дальнейшие действия по монтажу будут проходить на этой монтажной плате, значит, она должна быть достаточной по площади, длине и допускать возможную установку радиаторов на диоды, транзисторы или микросхему, которые должны еще поместиться в выбранную коробку.

Диодный мост собираем на монтажной плате, должен получиться такой ромбик из четырех диодов. Причем левая и правая пары состоят одинаково из диодов, подключенных последовательно, а обе пары параллельны друг другу.

Один конец каждого диода маркирован полоской — это обозначен плюс. Сначала паяем диоды в парах друг к другу. Последовательно — это значит плюс первого соединен с минусом второго. Свободные концы пары тоже получатся — плюс и минус. Параллельно соединить пары — значит спаять оба плюса пар и оба минуса. Вот теперь имеем выходные контакты моста — плюс и минус. Или их можно назвать полюсами — верхним и нижним.

Остальные два полюса — левый и правый — используются как входные контакты, на них подается переменное напряжение с вторичной обмотки понижающего трансформатора. А на выходы моста диоды подадут пульсирующее знакопостоянное напряжение. Если теперь подключить параллельно с выходом моста конденсатор, соблюдая полярность — к плюсу моста — плюс конденсатора, он напряжение начнет сглаживать, причем настолько хорошо, насколько велика у него емкость. Электролитический конденсатор — прибор небезопасный.

При неверном подключении, при подаче на него напряжения вне рабочего диапазона или при большом перегреве он может взорваться. При этом разлетается по округе все его внутреннее содержимое — лохмотья корпуса, металлической фольги и брызги электролита. Что весьма опасно.

Ну вот и получился у нас самый простой если не сказать, примитивный блок питания для приборов напряжением 12 V DC, то есть постоянного тока. Сопротивление, нарисованное на схеме — это эквивалент нагрузки.

Нагрузка должна быть такова, чтобы ток, ее питающий, при подаваемом напряжении в 12 В не превысил 1 А. Можно рассчитать мощность нагрузки и сопротивление по формулам. Решить проблему можно несколькими способами:. На рисунке ниже представлено развитие предыдущей простой схемы включением на выходе микросхемы вольтового стабилизатора LM Это уже лучше, но максимальный ток в нагрузке такого блока стабилизированного питания по-прежнему не должен превышать 1 А.

Более мощным блок питания можно сделать, добавив в схему несколько мощных каскадов на транзисторах Дарлингтона типа TIP Один каскад даст прибавку нагрузочного тока в 5 А, шесть составных транзисторов, подключенных параллельно, обеспечат нагрузочный ток в 30 А. Схема, обладающая такой выходной мощностью, требует соответствующего охлаждения.

Транзисторы должны быть обеспечены радиаторами. Возможно, понадобится и дополнительный вентилятор охлаждения. Кроме того, можно защититься еще плавкими предохранителями на схеме не показано.

На рисунке показано подключение одного составного транзистора Дарлингтона, дающего возможность увеличения выходного тока до 5 ампер. Можно увеличивать и дальше, подключая новые каскады параллельно с указанным. Одним из главных бедствий в электрических цепях является внезапное короткое замыкание в нагрузке. При этом, как правило, возникает ток гигантской силы, который сжигает все на своем пути.

В этом случае сложно придумать такой мощный блок питания, который способен это выдержать. Тогда применяют схемы защиты, начиная от плавких предохранителей и кончая сложными схемами с автоматическим отключением на интегральных микросхемах. Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев. На его выходе будет такое же синусоидальное напряжение, только пониженное до примерно 16 вольт по холостому ходу — без нагрузки. Выпрямитель в виде диодного моста. Электролитический конденсатор большой емкости, который сглаживает полусинусоиды напряжения, делая их приближающимися к прямой линии на уровне в 16 вольт.

Это сглаживание тем лучше, чем больше емкость конденсатора. Понравилась статья? Поделиться с друзьями:. Вам также может быть интересно. Компоненты 0. Современное разнообразие осветительных систем позволяет организовать освещение в любых условиях — в промышленных помещениях,.

Стабильность напряжения — это весьма важная характеристика электропитания для большинства электронных устройств. В них. Многие задаются вопросом, как правильно паять SMD-компоненты. Но перед тем как разобраться с этой. Огромное разнообразие конденсаторов позволяет использовать их практически в любой схеме.

Для правильного подбора параметров. Для работы люминесцентных, энергосберегающих, светодиодных ламп и панелей необходимо наличие в цепи элементов, обеспечивающих. Добавить комментарий Отменить ответ.

Блок питания

Этот блок питания на микросхеме LM, не требует каких — то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор. Вернуться назад 80 1 2 3 4 5.

Схема простого блока питания на транзисторах и выходными параметрами от 0 до 24 вольт и током до 2 А.

Как сделать импульсный блок питания своими руками – 3 лучшие схемы

Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения. Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории. Блок питания 12в Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений. Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок

Простой регулируемый стабилизированный блок питания

Доброго времени суток форумчане и гости сайта Радиосхемы! Желая собрать приличный, но не слишком дорогой и крутой блок питания, так чтоб в нём всё было и ничего это по деньгам не стоило, перебрал десятки вариантов. В итоге выбрал лучшую, на мой взгляд, схему с регулировкой тока и напряжения, которая состоит всего из пяти транзисторов не считая пары десятков резисторов и конденсаторов. Тем не менее работает она надёжно и имеет высокую повторяемость. Эта схема уже рассматривалась на сайте, но с помощью коллег удалось несколько улучшить её.

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые трансформаторные блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств.

Схемы блоков питания своими руками

Для получения полноценного усилителя мощности НЧ требуется хороший источник питания, приведена схема простого блока питания для УМЗЧ. От параметров источника питания качество звучания зависит не чуть не меньше, чем от самого усилителя и относится халатно к его изготовлению не следует Принципиальная схема простого бестрансформаторного блока питания из доступных деталей, два варианта. В своих конструкциях радиолюбители очень часто применяют бестрансформаторные маломощные источники питания. Обычно, они представляют собой своеобразный симбиоз параметрического стабилизатора Схема простого блока питания, который может отключаться от сети через некоторое время после включения.

Схема простого блока питания

Вот и собрано очередное устройство, теперь встаёт вопрос от чего его питать? Блок питания, о нём и пойдёт речь. Схема его очень проста и надёжна, она имеет защиту от КЗ, плавную регулировку выходного напряжения. Транзисторы были взяты из старого советского телевизора, транзисторы VT2, VT3 можно заменить на один составной например КТ Схема повторялась много раз в настройке не нуждается. Фотографии двух блоков приведены ниже С большим радиатором 2А и маленьким 0,6А. Амперметр: для него берём резистор на 0,27 ома!!! Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Как работает простой и мощный импульсный блок питания. Автор: Макаров Дмитрий Структурная схема импульсного блока питания Рисунок 3.

Простой БП своими руками

Войти Регистрация. Логин: Пароль Забыли? Популярные ICO. Обзор ICO Agrotechfarm: цели, преимущества, токены.

Устройство и схема простого блока питания

Схема блока питания на рис. Данный блок питания средней мощности с регулируемым выходным напряжением 0…24 В последнее значение зависит oт типа примененного трансформатора и током до 2 А. Также есть защита от короткого замыкания и контроль, выходного напряжения. Мощности хватает даже для проверки современных автомагнитол с большой выходной мощностью. Выходное напряжение устанавливают с помощью переменного резистора R3.

О двух вариантах исполнения: на биполярных и полевых транзисторах. К слову сказать, именно тот конструктив был позже переделан на новую элементную базу и об этом будет рассказано в самом конце.

Cамодельный блок питания на 12 вольт

Всем давно известно, что без нормального регулируемого блока питания не возможно запустить ни один девайс сделанный своими руками. На этом рисунке изображена простая для изготовления схема регулируемого блока питания. Схема регулируемого блока питания на транзисторах. Скачать схему регулируемого блока питания. Эта схема очень неприхотлива в радиодеталях по этому, собрать её может каждый начинающий радиолюбитель практически из того, что имеется под рукой.

Для питания различных электронных устройств нам в большинстве случаев необходимо постоянное напряжение определенной величины. Для этого кроме батареек и аккумулятором мы можем использовать вторичные источники напряжения, так называемые блоки питания, функция которых заключается в том, что бы преобразовать сетевое переменное напряжение в постоянное напряжение необходимой величины. Если рассмотреть схему простейшего блока питания, то увидим, что она состоит из трансформатора Т1, диодного моста D1 и сглаживающего конденсатора С1. Трансформатор Т1 необходим для преобразования переменного в данном случае сетевого напряжения в более низкое переменное напряжение.

Как легко спроектировать поставки питания (часть 1)

Эта статья является частью серии управления питание: как легко спроектировать поставки питания

Участники CAN статья в формате PDF.

Что вы узнаете:

• Как импульсные блоки питания изменили пространство проектирования источников питания.
• Коэффициент изоляции в источниках питания: гальваническая развязка по сравнению с неизолированной.
• Наиболее распространенные неизолированные топологии.
  

Эта серия дает обзор возможностей дизайна источников питания. В нем будут рассмотрены основные и часто используемые топологии изолированных и неизолированных источников питания, а также их преимущества и недостатки. Также будут рассмотрены электромагнитные помехи (EMI) и вопросы фильтрации. Этот мини-учебник призван обеспечить упрощенное понимание и новую оценку искусства проектирования источников питания.

Большинство электронных систем требуют определенного преобразования напряжения между напряжением источника питания и напряжением схемы, которая должна быть запитана. Когда батареи разряжаются, напряжение падает. Некоторое преобразование постоянного тока может гарантировать, что гораздо больше энергии, хранящейся в батарее, будет использоваться для питания схемы. Кроме того, например, с линией 110 В переменного тока мы не можем напрямую питать полупроводник, такой как микроконтроллер.

Поскольку преобразователи напряжения, также называемые источниками питания, используются почти в каждой электронной системе, с годами они оптимизировались для различных целей. Конечно, некоторые из обычных целей для оптимизации — это размер решения, эффективность преобразования, EMI и стоимость.

Простейший источник питания: LDO

Одной из самых простых форм источника питания является регулятор с малым падением напряжения (LDO). LDO — это линейные регуляторы, а не импульсные стабилизаторы. Линейные регуляторы помещают перестраиваемый резистор между входным напряжением и выходным напряжением, что означает, что выходное напряжение фиксируется независимо от того, как изменяется входное напряжение и какой ток нагрузки проходит через устройство. На рис. 1 показан основной принцип работы этого простого преобразователя напряжения.

В течение многих лет типичный силовой преобразователь состоял из трансформатора с частотой 50 или 60 Гц, подключенного к электросети, с определенным соотношением обмоток для создания нерегулируемого выходного напряжения — на несколько вольт выше необходимого напряжения питания. в системе. Затем с помощью линейного регулятора это напряжение преобразовывалось в хорошо отрегулированное по мере необходимости для электроники. На рис. 2 показана блок-схема этой концепции.

Проблема с базовой настройкой в ​​ Рисунок 2 заключается в том, что трансформатор 50/60 Гц относительно громоздкий и дорогой. Кроме того, линейный регулятор рассеивает довольно много тепла, поэтому общий КПД системы низок, а избавиться от выделяемого тепла при высокой мощности системы затруднительно.

Импульсные источники питания на помощь

Чтобы избежать недостатков источников питания, как показано на рис. 2 , были изобретены импульсные источники питания (SMPS). Они не зависят от переменного напряжения 50 или 60 Гц. SMPS потребляют постоянное напряжение, иногда выпрямленное переменное напряжение, и генерируют переменное напряжение гораздо более высокой частоты, чтобы использовать трансформатор гораздо меньшего размера. В неизолированных системах они могут выпрямлять напряжение с помощью LC-фильтра для создания постоянного выходного напряжения.

Преимуществами SMPS являются небольшой размер решения и относительно низкая стоимость. Генерируемое переменное напряжение не обязательно должно быть синусоидальным. Простая форма сигнала ШИМ будет работать очень хорошо, и ее легко сгенерировать с помощью генератора ШИМ и переключателя.

Вплоть до 2000 года биполярные транзисторы были наиболее часто используемыми переключателями. Они будут работать хорошо, но будут иметь относительно низкую скорость переключения. Они были не очень энергоэффективными, ограничивая частоту переключения 50 кГц или, может быть, 100 кГц.

Сегодня мы используем переключающие МОП-транзисторы вместо биполярных транзисторов, что позволяет значительно ускорить переходы при переключении. Это, в свою очередь, снижает потери при переключении, позволяя использовать частоты переключения до 5 МГц. Такие высокие частоты переключения позволяют использовать очень маленькие катушки индуктивности и конденсаторы в силовом каскаде.

Импульсные регуляторы обладают многими преимуществами. Как правило, они обеспечивают энергоэффективное преобразование напряжения, позволяют повышать и понижать напряжение, а также имеют относительно компактные и недорогие конструкции. Недостатки заключаются в том, что их не так просто спроектировать и оптимизировать, и они генерируют электромагнитные помехи из-за переходов переключения и частоты переключения. Доступность регуляторов SMPS, а также инструментов проектирования источников питания, таких как LTpowerCAD и LTspice, значительно упростили этот сложный процесс проектирования. С помощью таких инструментов процесс проектирования схемы SMPS может быть полуавтоматизирован.

Изоляция в источниках питания

При проектировании источника питания первым вопросом должен быть вопрос о том, требуется ли гальваническая развязка. Гальваническая развязка используется по нескольким причинам. Это может сделать схемы более безопасными; позволяет работать с плавающей системой; и предотвращает распространение шумовых токов заземления через различные электронные устройства в одной схеме. Двумя наиболее распространенными изолированными топологиями являются обратноходовой и прямой преобразователи. Однако для более высокой мощности используются другие изолированные топологии, такие как двухтактная, полумостовая и полная мостовая.

Если гальваническая развязка не требуется, то в большинстве случаев используется неизолированная топология. Для изолированных топологий всегда требуется трансформатор, который имеет тенденцию быть дорогим, громоздким и часто трудно достать готовый с точными требованиями к заказному блоку питания.

Наиболее распространенные топологии, когда изоляция не требуется

Buck

Наиболее распространенной топологией неизолированного SMPS является понижающий преобразователь. Он также известен как понижающий преобразователь. Он принимает положительное входное напряжение и генерирует выходное напряжение ниже входного. Понижающий преобразователь — это одна из трех основных топологий импульсных источников питания, для которых требуется всего два ключа, катушка индуктивности и два конденсатора.

На рис. 3 показан основной принцип топологии понижающего преобразователя. Переключатель на стороне высокого напряжения подает на вход импульсы тока и генерирует напряжение в узле переключателя, чередующееся между входным напряжением и напряжением земли. LC-фильтр принимает это импульсное напряжение на коммутационном узле и генерирует выходное напряжение постоянного тока. В зависимости от рабочего цикла ШИМ-сигнала, управляющего переключателем верхнего плеча, генерируется различный уровень постоянного выходного напряжения. Этот понижающий преобразователь постоянного тока очень энергоэффективен, относительно прост в сборке и требует небольшого количества компонентов.

Понижающий преобразователь подает импульсный ток на вход, а на выход подается непрерывный ток, поступающий от катушки индуктивности. По этой причине понижающий регулятор очень шумит на входе и не так шумит на выходе. Понимание этого важно при проектировании систем с низким уровнем шума.

Boost

Помимо топологии buck, второй базовой топологией является топология boost или step-up (рис. 4) . В нем используются те же пять основных силовых компонентов, что и в понижающем преобразователе, но они переставлены таким образом, что индуктор расположен на стороне входа, а переключатель верхнего плеча — на стороне выхода. Топология повышения используется для повышения определенного входного напряжения до выходного напряжения, которое выше, чем входное напряжение.

При выборе повышающего преобразователя важно помнить, что повышающие преобразователи всегда указывают в своих спецификациях максимальный номинальный ток переключения, а не максимальный выходной ток. В понижающем преобразователе максимальный ток переключения напрямую связан с максимально достижимым выходным током, не зависящим от отношения входного и выходного напряжений. В повышающем стабилизаторе коэффициент напряжения напрямую влияет на возможный максимальный выходной ток, основанный на фиксированном максимальном токе ключа. При выборе подходящей микросхемы повышающего стабилизатора вам необходимо знать не только требуемый выходной ток, но также входное и выходное напряжение разрабатываемой конструкции.

Повышающий преобразователь имеет очень низкий уровень шума на входе, поскольку индуктор на линии с входным соединением предотвращает быстрые изменения тока. Однако на стороне выхода эта топология довольно шумная. Мы видим только импульсный ток, протекающий через внешний переключатель, и, таким образом, выходная пульсация вызывает больше беспокойства по сравнению с топологией buck.

Buck-Boost

Третья базовая топология, состоящая только из пяти основных компонентов, представляет собой инвертирующий повышающе-понижающий преобразователь (рис. 5) . Название происходит от того факта, что этот преобразователь принимает положительное входное напряжение и преобразует его в отрицательное выходное напряжение. Кроме того, входное напряжение может быть выше или ниже абсолютного инвертированного выходного напряжения. Например, выходное напряжение –12 В может быть сгенерировано из 5 В или 24 В на входе. Это возможно без каких-либо специальных модификаций схемы.

В инвертирующей повышающе-понижающей топологии катушка индуктивности подключается от коммутационного узла к земле. На стороне входа, а также на стороне выхода преобразователя протекает импульсный ток, что делает эту топологию относительно шумной с обеих сторон. В приложениях с низким уровнем шума этот характер компенсируется добавлением дополнительной входной и выходной фильтрации.

Одним из весьма положительных аспектов инвертирующей повышающе-понижающей топологии является тот факт, что для такого преобразователя можно использовать любую микросхему импульсного понижающего стабилизатора. Это так же просто, как подключить выходное напряжение понижающей цепи к заземлению системы. Заземление цепи понижающего преобразователя станет скорректированным отрицательным напряжением. Эта особенность приводит к очень большому выбору ИС импульсных регуляторов на рынке.

В следующей части этой серии мы рассмотрим специализированные топологии, распространенные изолированные топологии и расширенные изолированные топологии.

Прочтите другие статьи из серии «Управление питанием»: Как легко спроектировать блоки питания

Проектирование схемы блока питания

От простого светодиодного освещения до встроенных плат — все требует четкого регулирования Источник постоянного тока. Здесь мы даем несколько принципиальных схем для построения схемы электропитания от простых до сложных типов. Если мощность потребление является критическим фактором, идем только на переключение.

Вот одна из самых популярных, старых, надежных и простых схем для постоянный источник питания постоянного тока. Они идеально подходят для цепей с средний потребляемый ток менее 1,00 ампер.

Стационарный источник питания 5 В/9 В/12 В (положительный) при номинальном токе 1 ампер

Принципиальная схема (принципиальная схема)-1

L1 = Понижающий трансформатор с i/p 230 AC 50 Гц и выходом (XX ) — 0- (XX)) вольт (среднеквадратичное значение).
XX = Требуемое выходное напряжение постоянного тока.

Вот таблица для разных напряжений

Выходное напряжение (В постоянного тока)	Номинал трансформатора (действующее значение Вольт)
5	230: 5-0-5
9	230:9-0-9
12	230:12-0-12
15	230:15-0-15

 

Номинальный ток должен быть больше 1 Ампер.

D1, D2 = Диоды 1N4003
D3 = диод 1N4003/1N4001 (дополнительно)
C1 = 1000 мкФ алюминиевый электролитический конденсатор (для нагрузки менее 100 мА можно заменить 220 мкФ конденсатор), номинальное напряжение = 2,5 выходного напряжения.
C2 = 10 мкФ алюминиевый электролитический конденсатор
IC1 = 7805 для выхода +5 В постоянного тока
=7809 для +9В постоянного тока вывод
=7812 для +12 В постоянного тока вывод
=7815 для +15 В постоянного тока вывод

 

Стационарный блок питания 5 В/9 В/12 В (Отрицательный) при номинальном токе 1 Ампер

Принципиальная схема (принципиальная схема)-2

L1 = Понижающий трансформатор с i/p 230 AC 50 Гц и выход (XX) — 0- (XX)) вольт (среднеквадратичное значение).
XX = Требуемое выходное напряжение постоянного тока.

Выходное напряжение (В постоянного тока)	Номинал трансформатора (действующее значение Вольт)
5	230: 5-0-5
9	230:9-0-9
12	230:12-0-12
15	230:15-0-15

Номинальный ток должен быть более 1 А.

D1, D2 = Диоды 1N4003
D3 = диод 1N4003/1N4001 (дополнительно)
C1 = 1000 мкФ алюминиевый электролитический конденсатор (для нагрузки менее 100 мА можно заменить 220 мкФ конденсатор). Номинальное напряжение = 2,5-кратное выходное напряжение.
C2 = 10 мкФ алюминиевый электролитический конденсатор
IC1 = 7905 для выхода -5 В постоянного тока
=7909 для -9В постоянного тока вывод
=7912 для -12 В постоянного тока вывод
= 7915 для -15 В постоянного тока вывод

Ссылка на техническое описание: 1N4003 — www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N4007.pdf

                            78XX — www.