Схема импульсного регулируемого блока питания. Регулируемый импульсный блок питания: обзор характеристик и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое регулируемый импульсный блок питания. Какие преимущества он имеет по сравнению с линейными блоками питания. Для каких целей используется в радиолюбительской практике. На что обратить внимание при выборе импульсного блока питания.

Содержание

Основные характеристики регулируемого импульсного блока питания

Регулируемый импульсный блок питания — это устройство, позволяющее получить стабилизированное напряжение и ток для питания различных электронных устройств. Основные характеристики такого блока питания:

Диапазон выходного напряжения: обычно 0-30 В
Максимальный выходной ток: от 3 до 10 А
Возможность плавной регулировки напряжения и тока
Стабилизация выходных параметров
Защита от короткого замыкания и перегрузки
Низкий уровень пульсаций выходного напряжения
Высокий КПД (80-90%)

Главное преимущество импульсных блоков питания — высокая эффективность преобразования энергии, что позволяет получить большую выходную мощность при меньших габаритах устройства.

Принцип работы импульсного блока питания

Импульсный блок питания работает по следующему принципу:

Входное переменное напряжение выпрямляется
Полученное постоянное напряжение преобразуется в высокочастотные импульсы
Импульсы подаются на трансформатор, где происходит гальваническая развязка
Напряжение на вторичной обмотке выпрямляется и фильтруется
Система обратной связи стабилизирует выходные параметры

За счет работы на высокой частоте (десятки-сотни кГц) удается значительно уменьшить габариты трансформатора и других компонентов.

Преимущества импульсных блоков питания перед линейными

По сравнению с классическими линейными блоками питания, импульсные имеют ряд существенных преимуществ:

Более высокий КПД (80-90% против 50-60% у линейных)
Меньшие габариты и вес при той же мощности
Возможность получения больших токов

Лучшая стабилизация выходных параметров
Более низкая стоимость при массовом производстве

Основной недостаток импульсных блоков — наличие высокочастотных помех, которые могут влиять на работу чувствительных устройств. Поэтому в некоторых случаях линейные блоки питания остаются предпочтительнее.

Применение регулируемых импульсных блоков питания

Регулируемые импульсные блоки питания широко используются в следующих областях:

Ремонт и настройка электронной техники
Радиолюбительская практика
Лабораторные исследования
Зарядка аккумуляторов
Питание автомобильной электроники
Электрохимические процессы (гальваника, электролиз)

Возможность точной регулировки напряжения и тока делает такие блоки питания универсальными источниками питания для широкого спектра задач.

Выбор регулируемого импульсного блока питания

При выборе регулируемого импульсного блока питания следует обратить внимание на следующие параметры:

Диапазон выходного напряжения и тока
Точность стабилизации выходных параметров
Уровень пульсаций выходного напряжения
Наличие защит от перегрузки и короткого замыкания
Габариты и вес устройства
Наличие цифровой индикации напряжения и тока
Возможность удаленного управления (для некоторых моделей)

Важно выбирать блок питания с запасом по мощности, чтобы обеспечить стабильную работу в течение длительного времени.

Особенности эксплуатации импульсных блоков питания

При использовании регулируемого импульсного блока питания следует учитывать некоторые особенности:

Необходимо обеспечить хорошую вентиляцию устройства
Желательно использовать дополнительную фильтрацию выходного напряжения при питании чувствительных устройств

Следует избегать превышения максимально допустимых значений тока и напряжения
Рекомендуется периодически проверять точность показаний встроенных измерительных приборов
При длительной работе на максимальной мощности возможно снижение выходных параметров

Соблюдение этих рекомендаций позволит обеспечить длительную и надежную работу импульсного блока питания.

Сравнение популярных моделей регулируемых импульсных блоков питания

На рынке представлено множество моделей регулируемых импульсных блоков питания. Рассмотрим характеристики нескольких популярных устройств:

Модель	Напряжение	Ток	Особенности
WANPTEK KPS3010D	0-30 В	0-10 А	Цифровая индикация, защита от КЗ
Mastech HY3005D-3	0-30 В	0-5 А	3 независимых канала
Handskit 3010D	0-30 В	0-10 А	Память настроек, USB-порт

При выборе конкретной модели стоит ориентироваться на свои потребности и бюджет.

Заключение

Регулируемые импульсные блоки питания являются незаменимым инструментом для радиолюбителей, инженеров и исследователей. Они обеспечивают высокую эффективность, точность и надежность при компактных размерах. При правильном выборе и эксплуатации такой блок питания прослужит долгие годы, обеспечивая стабильное питание для широкого спектра электронных устройств.

Регулируемый мощный импульсный БП на 60 В 40 А

Проект этого очень мощного импульсного источника питания давно ждал своего времени и наконец был воплощен в железе, потому что потребовался регулируемый лабораторный ИП повышенной мощности. Схема на базе линейного регулятора при мощности более 2 кВт была бы невозможна в использовании. По этой причине была выбрана топология прямого преобразователя с двумя ключами, то есть полумостовая схема. Используются IGBT-транзисторы, а роль контроллера возложена на микросхему UC3845.

Схема принципиальная ИБП на 2 кВт

Сетевое напряжение сначала проходит через фильтр помех, а затем выпрямляется и фильтруется с помощью конденсаторов C4. Для уменьшения пускового тока был последовательно подключен переключатель с Re1 и R2. Катушка реле и вентилятора (обычный, от блока питания компьютера) питаются от 12 В, получаемых путем понижения напряжения 17 В от вспомогательного источника. Резистор R1 должен быть выбран как так что напряжение на упомянутой катушке и вентиляторе составляет 12 В. Вспомогательный источник питания был построен на основе м/с TNY267. Резистор R27 реализует защиту от пониженного напряжения этого источника питания — он не запустится при напряжении ниже пика 220 В.

Контроллер UC3845 имеет сигнал 50 кГц на выходе и максимальную скважность 47%. Он питается от стабилитрона, который снижает напряжение питания на 5,6 В (с выходом 11,4 В), а также сдвигает пороги UVLO с 7,9 В (ниже) и 8,5 В (вверху) до соответственно 13,5 и 14,1 В. Следовательно, источник питания начнет работать при напряжении 14,1 В, и не будет ниже 13,5 В, благодаря чему защита IGBT была получена от работы без насыщения. Первоначально это было невозможно, потому что пороги UC3845 были слишком низкими.

Эта схема управляет MOSFET T2, который, в свою очередь, питает управляющий трансформатор Tr2. В результате были получены гальваническая развязка и плавающий контроль. Этот трансформатор, через системы формирования с T3 и T4, управляет IGBT T5 и T6 затворами. Эти транзисторы переключают выпрямленное сетевое напряжение (325 В), питая силовой трансформатор Tr1.

Напряжение от вторичной обмотки этого трансформатора затем выпрямляется с использованием выпрямителя, подключенного в транзитной системе, и сглаживается дросселем L1 и конденсаторами C17. Обратная связь по напряжению подается с выхода на вывод 2 UC3845. Напряжение можно выставить с помощью потенциометра P1. Гальваническая развязка обратной связи не требуется, поскольку контроллер был подключен к вторичной стороне напряжения и изолирован от сети. Обратная связь по току была реализована с использованием трансформатора тока Tr3 и выведена на выход 3 UC3845. Порог ограничения тока можно установить с помощью P2.

Транзисторы T5, T6, диоды D5, D5′, D6, D6′, D7, D7′ и диодный мост обязательно должны быть размещены на радиаторе. Диоды D7, конденсаторы C15 и защитные цепи R22 + D8 + C14 должны быть как можно ближе к IGBT. Светодиод 1 указывает, что устройство включено, светодиод 2 — режим ограничения тока или ошибка. Он будет светиться, когда схема не находится в режиме стабилизации напряжения. В состоянии стабилизации на выходе 1 UC3845 составляет 2,5 В, в остальных случаях около 6 В. LED сигнализация может быть убрана.

Катушки импульсного БП

Выходной трансформатор Tr1 использован от старого источника питания. Коэффициент трансформации находится в диапазоне от 3:2 до 4:3, а его сердечник — ферритовый, без зазора. Если кто-то хочет сам его намотать, используйте сердечник, похожий на сварочный аппарат инвертора или около 6,4 см2 (допустимый диапазон 6-8 см2). Первичная обмотка должна состоять из 20 витков, намотанных 20 проводами диаметром 0,5 мм, а на вторичную обмотку — 14 витков 28 проводами одинакового диаметра. Медные полоски также могут быть использованы. К сожалению, использование одного толстого провода невозможно из-за скин-эффекта.

Управляющий трансформатор Tr2 имеет три обмотки по 16 витков. Они намотаны одновременно (в трех направлениях) тремя скрученными изолированными проводами. Сердечником является EI (может быть EE) без зазора, взятый из блока питания ATX. Этот сердечник имеет поперечное сечение центральной части примерно 80..120 мм2.

Трансформатор тока Tr3 состоит из 1 катушки и 68 витков на тороидальном сердечнике. Вообще размер и количество оборотов не являются критическими. Но для другого коэффициента значение R15 должно быть скорректировано.

Трансформатор вспомогательного источника питания Tr4 был намотан на ферритовый сердечник EE с зазором и диаметром поперечного сечения основы около 16-25 мм2. Он взят от вспомогательного трансформатора инвертора вышеупомянутого источника питания ATX. Направление включения обмоток всех трансформаторов (отмечены точками) должно быть правильным.

Индуктор извлеченный из микроволновой печи можно использовать в качестве дросселя сетевого фильтра. Выходной дроссель L1, как и трансформатор, также от готового ИБП. Он состоит из двух параллельных дросселей 54 мкГн на порошковых сердечниках, и результирующая индуктивность составляет 27 мкГн. Каждый дроссель намотан двумя проводами 1,7 мм.

L1 находится на минусовой стороне, так что катоды диодов могут быть прикреплены к радиатору без изоляции. Максимальный ток источника питания составляет около 2500 Вт, а КПД при полной нагрузке превышает 90%.

Замена деталей ИБП

Здесь использовались транзисторы IGBT типа STGW30NC60W. Они могут быть заменены на IRG4PC40W, IRG4PC50W, IRG4PC50U, STGW30NC60WD или аналогичные с соответствующей мощностью и скоростью работы. Выходные диоды могут быть любого быстрого типа с достаточным рабочим током. Для верхних диодов (D5) средний ток не превышает 20 А, для нижних диодов (D6) — 40 А. Таким образом, верхние диоды могут быть выбраны на половину тока нижних. Верхними могут быть два HFA25PB60 / DSEI30-06A или один DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C. Нижние — два DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C или четыре HFA25PB60 / DSEI30-06A.

Диодный радиатор должен быть рассчитан на мощность рассеивания 60 Вт. Общая мощность тепловыделения на IGBT может достигать 50 Вт. Максимальные потери тепла в мостике составляют около 25 Вт.

Схема подачи электропитания напоминает ту, которая часто используется в сварочных аппаратах. Переключатель S1 обеспечивает аварийное отключение источника питания, поскольку не рекомендуется часто отключать источник питания с помощью переключателя питания (особенно при работе в качестве лабораторного).

Резистивная искусственная нагрузка была применена для тестирования блока питания. Этот обогреватель 220 В 2000 Вт от котла был переделан на мощность 60 В 2000 Вт.

Потребляемая мощность в выключенном состоянии составляет всего около 1 Вт. Выключатель S1 можно не ставить. Источник питания также может быть построен как источник постоянного напряжения. В этом случае было бы хорошо оптимизировать параметры трансформатора Tr1 для максимальной эффективности.

Внимание: конструкция подобного импульсного источника питания не предназначена для начинающих, поскольку большая часть его схемы подключена к сети 220 В. При небрежной конструкции на выходе может появиться сетевое напряжение! Также необходимо использовать подходящий шнур питания. Конденсаторы внутри устройства могут оставаться заряженными даже после выключения его от розетки!

Схема лабораторного импульсного блока питания на микросхеме IR2153

Продолжим работу с картиной неизвестного художника «Девочка с персиками и импульсным блоком питания».
Ощущение свежести, молодости, радостно-спокойного настроения создаётся, прежде всего, когда мы рассматриваем девочку, которая, слегка вскинув брови и излучая тихий свет, ласково поглаживает металлический кожух лабораторного ИБП, расположившегося на белоснежной скатерти большого деревянного стола.
С удовольствием позируя художнику, сомкнув губы и пристально всматриваясь в нас, она задумалась о чем-то.

А задумалась она, скорее всего, о том, что импульсный блок питания и лабораторный блок питания — это несколько разные вещи, где-то даже, не вполне совместимые.
Профессиональный мощный лабораторный источник питания с регулируемым выходным напряжением — это здоровый и тяжёлый металлический ящик, с могучими силовыми 50-ти герцовыми трансформаторами, классическими аналоговыми стабилизаторами, и не подвластный ни современным схемотехническим изыскам, ни транспортировке посредством неокрепших девичьих рук.
Зато такую вещь не стыдно подключить к любой самой чувствительной схеме с обострённой реакцией на различные типы наводок по питающим цепям.

Так вот! Такие лабораторные БП мы на этой странице рассматривать не будем!
Для большинства радиолюбительских поделок сгодится и импульсный агрегат. О том, чтобы он не сильно плевался импульсными помехами, как в бытовую электросеть, так и в нагрузку — внимательно позаботимся в рамках данной передовицы.

И, как водится, начнём с жизненно важной схемы (Рис.1), обеспечивающей плавный пуск ИБП и осуществляющей защиту всего устройства от токовых перегрузок и КЗ.

Рис.1

Обстоятельный «разбор полётов» данного узла мы провели на странице Ссылка на страницу, для желающих ознакомиться — добро пожаловать по ссылке.

Далее приведём схему собственно импульсного понижающего преобразователя с регулируемым импульсным стабилизатором напряжения на борту.

Рис.2

Технические характеристики блока питания с импульсным стабилизатором напряжения:

Входное переменное напряжение 180…240 В,
Регулируемое выходное напряжение 1,5…50 В,
Выходной ток во всем диапазоне напряжений, не более 3 А,
Срабатывание защиты по выходному току 3 А,
Срабатывание защиты по входному току 1,5 А,
Уровень пульсаций выходного напряжения, не более 15 мВ.

По большому счёту, всё нарисованное на схеме (Рис.2) мы уже так же подробно обсудили на различных страницах сайта. Поэтому, чтобы не повторяться, приведу ссылки на эти материалы:

Основная часть импульсного блока питания, выполненная на DA1, T1, T2, Tr1, описана на прошлой странице Ссылка на страницу.
Импульсный регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме LM2576HV-ADJ с картинками — на странице Ссылка на страницу

Импульсный трансформатор намотан на низкочастотном ферритовом кольце EPCOS N87 с габаритной мощностью 265 Вт и размерами R 30,5×20,0×12,5.
Первичная обмотка содержит 63 витка обмоточного провода диаметром 0,7мм,
Вторичная — 23 витка провода диаметром 1,2мм.

Как правильно мотать эти обмотки, и что делать, если под рукой не оказалось сердечника приведённого типоразмера, опять же, подробно и, опять-таки, с картинками расписано на странице Ссылка на страницу

Поскольку устройство работает в импульсном режиме с достаточно высоким КПД, полупроводники не нуждаются в больших теплоотводах. В нашем случае, для рассевания тепла транзисторов Т1, Т2 достаточно теплоотвода суммарной площадью 100 см2. Такие же радиаторы вполне сгодятся и для выходного выпрямительного моста, и для интегрального стабилизатора DA2.

Если работа источника питания предполагается с нагрузками, не критичными к пульсациям выходного напряжения, вполне допустимо отпочковать от схемы (Рис.2) элементы L2, С9, С10. Уровень пульсаций выходного напряжения в этом случае возрастёт до величины 120-200 мВ.

Регулируемый импульсный блок питания для лаборатории

Радиолюбителю для проверки и наладки схем довольно часто нужен регулируемый блок питания. Предлагаемый импульсный блок питания кроме стабилизации выходного напряжения также ограничивает ток нагрузки, тем самым, стабилизируя выходной ток. Кроме этого, как известно, импульсные блоки питания обеспечивают очень высокий КПД в различных режимах работы.

А также, представленная схема блока не боится длительных замыканий выхода, что немаловажно для лабораторного блока питания. Так, как зачастую к блоку питания подключаются лишь частично проверенные схемы. Данный блок способен работать как источник тока для устройств электролиза, электроформинга и прочих, для питания которых требуется ограниченный или стабилизированный ток.

Лабораторный блок питания может быть использован для зарядки почти всех типов аккумуляторов. В специализированной литературе присутствует множество описаний регулируемых блоков питания. Рассматриваемый в этой статье источник имеет более широкие функциональные возможности, отличается простотой конструкции и как любой импульсный блок питания — высоким КПД.

Функциональная схема импульсного блока питания:

Стабилизатор напряжения, осуществляющий широтно-импульсное регулирование, выполнен на ключе VT1 и является основой устройства. После цепочки L1, С1 — накопительных элементов, подключены последовательно линейный ограничитель тока с возможностью регулировки — А1 и A3 — стабилизатор напряжения. При закрытом транзисторе VT1, ток с дросселя L1 через диод VD1 течет (смотрите схему) в конденсатор С1, а также в нагрузку. Ограничение тока нагрузки в диапазоне 0,01…5 А обеспечивается элементом А1. Регулировка выходного напряжения в диапазоне 0…30 В осуществляется стабилизатором A3.

Высокий уровень КПД и стабилизация выходных параметров импульсного блока питания обеспечивается дифференциальными усилителями А2 и А4 (коэффициент усиления = 5), которые обеспечивают контроль уровня просадки напряжения на блоке А1 и блоке A3, и в том случае когда одно из напряжений слишком велико, по сигналу от модуля широтно-импульсного регулятора А5 закрывается транзистор VT1. Незначительная рассеиваемая на регулирующих элементах мощность, в сравнении с линейным регулированием, позволяет уменьшить размеры радиаторов, что значительно повышает надежность регулируемого лабораторного блока питания и позволяет снизить его габариты и массу.

Принципиальная схема импульсного регулируемого блока питания:

Широтно-импульсный регулятор лабораторного блока питания собран на транзисторах VT1-VT3, конденсаторе С1, диоде VD3, светодиоде HL1 и резисторах R3-R8. Ограничитель тока, по сути, стабилизатор тока собран на элементах VT6, VT7, VD6-VD10,R10-R20, SA2. Микросхема DA4 является стабилизатором напряжения. Операционные усилители КР1408УД1 (DA3 и DA5) и резисторы R21, R23, R25, R26 и R28, R31.R33, R34 являются дифференциальными усилителями. Сетевое напряжение понижается трансформатором Т1 до 30 В и поступает на диодный мост VD4, выпрямляется, а затем сглаживает конденсатором С4 и поступает на импульсный стабилизатор.

На стабилитроне VD1 резисторе R1 выполнен параметрический стабилизатор напряжения для обеспечения питания задающего генератора, который собран на транзисторе VT2. Усилитель тока задающего генератора выполнен на полевом транзисторе VT3. Коммутатор собран на транзисторе VT4. Определяющим фактором при выборе частоты генерации в 40 кГц было соответствие частотным параметрам транзистора КТ825Г.

Параметрический стабилизатор регулируемого блока питания, выполнен на светодиоде HL1 и резисторе R2, который выполняет фиксацию уровня напряжения на эмиттере транзистора VT1. Для защиты эмиттерного перехода этого транзистора от обратного напряжения служит диод VD3. Когда транзистор VT4 открывается, он выполняет подключение дросселя L1 к выходу выпрямительного моста VD4. Ток, протекающий через дроссель L1 заряжает конденсатор С8. При изменении уровня напряжения на базе транзистора VT1, происходит изменение ширины импульсов, которые открывают транзистор VT4. Таким образом, изменяется уровень накопленного напряжения на конденсаторе С8.

Уровень напряжения на входе ограничителя тока А1 достаточно высок, поэтому пришлось отказаться от использования микросхемы LT1084 и выполнить его на дискретных элементах. Помимо этого дискретные элементы обеспечивают более высокое КПД работы лабораторного блока питания. В стабилизаторе токозадающий резистор обеспечивает падение напряжения 1,25 В, таким образом, при токе равном 5 А мощность рассеивания на данном резисторе составит 6,25 Вт. Величина падения напряжения (UR) на токозадающем резисторе ограничителя тока А1 представляет собой разность напряжений между значениями на диодной цепочке VD6-VD10 и в точке база-эмиттер транзисторов VT6, VT7. В нашем случае UR составляет порядка 0,6 В. Рассеиваемая на резисторе R20 мощность (при токе 5 А) примерно 3 Вт. Расчет сопротивления токозадающего резистора Rт производится по формуле Rт = UR/I, где I — требуемый ток.

Наш импульсный лабораторный блок питания является регулируемым, во время работы можно выбрать любой из 11(!) рабочих режимов по ограничению максимального уровня тока: 10 мА, 50 мА, 100 мА, 250 мА, 500 мА, 750 мА; 1 А, 2А, 3 А, 4 А, 5 А, которым соответствуют резисторы с R10 по R20. Так как напряжение изменяется на конденсаторе С8 в большом диапазоне, то ток через цепь, состоящую из диодов VD6-VD10, определяется стабилизатором на светодиоде HL2 и транзисторе VT5. Цепочка диодов VD6-VD10 – это, по сути, стабистор, ток через который в пределах 9…14 мА регулирует резистор R22. Диоды VD13, VD14 обеспечивают высокую надежность регулируемого стабилизатора А3, выполненного на микросхеме DA4. Через эти диоды конденсаторы С12 и С13 разряжаются, когда блок питания отключается от сети. Таким образом, предотвращается самовозбуждение стабилизатора.

Чтобы получить в цепи управляющего электрода нулевое напряжение, через делитель R27, R30 от стабилизатора DA2 подается напряжение отрицательной полярности. Собранный на диодном мосте VD2 и стабилизаторах DA1 и DA2 выпрямитель питает цифровой вольтметр, выполненный на микросхеме КР572ПВ2А. С ОУ DA3 и DA5 выходные сигналы после диодов VD11 и VD12 направляются на общую нагрузку — делитель на резисторах R3,R4.

Индикация того, что лабораторный блок питания находится в режиме ограничения стабилизации тока осуществляется светодиодом HL3. При увеличении падения напряжения на стабилизаторе А3 или ограничителе А1 на резисторе R4 происходит рост напряжения. Когда его значение превысит уровень примерно 3 В, то транзистор VT1 откроется, и импульсы, генерируемые транзистором VT2, сократятся.

Конструкция и детали. Готовый регулируемый импульсный блок питания может быть смонтирован в корпусе с размерами 90х170×270 мм. Для установки транзистора VT4 и диода VD5 можно использовать один радиатор площадью 200 см2, изолирующие прокладки не требуются. Транзистор VT6 устанавливается с применением теплоизолирующей прокладки на радиатор площадью 400 см2, на него же монтируется стабилизатор DA4. Диоды VD6-VD10 также имеет смысл разместить на теплоотводе для повышения температурной стабильности.

Первоначально монтаж элементов импульсного блока питания выполнен на универсальной макетной плате. Разводку печатной платы можно выполнить при желании. Понижающий трансформатор Т1 может быть изготовлен из трансформатора блока питания лампового телевизора. Для этого разбирают магнитопровод, снимают катушки. Подсчитывая витки, разматывают обмотки накаливания, которые расположены в первом слое и имеют наибольший диаметр проволоки. Полученное число витков умножаем на 5 – это и будет количество витков II обмотки. После этого необходимо полностью смотать на одну шпулю анодные обмотки с обеих катушек. А после этого половинное число витков обмотки II наматывают на каждую катушку, внавал, в два провода анодной обмотки. Сечение провода анодной обмотки 0,5 мм2. То есть используя намотку в два провода получаем сечение 1 мм2, таким образом получаем ток нагрузки 5 А. Число витков обмотки III определяется умножением на 3 число витков накальной обмотки. III обмотку можно намотать на одну из катушек. Потребление по этой обмотке незначительное, поэтому асимметрия магнитного поля малозначительна. Намотка тоже производится в два провода. Соединение полуобмоток III производится последовательно с отводом от точки соединения, с учетом фазировки и только после сборки магнитопровода. На магнитопроводе Б48 из феррита 1500НМ1 наматывается дроссель L1. Намотка производится внавал в два провода анодной обмотки до полного заполнения каркаса.

Текстолитовая шайба толщиной 1 мм, вставленная между чашками служит для создания немагнитный зазора. Собранный дроссель стягивается болтом М6 и пропитывается клеем БФ-2. Для сушки и полимеризация клея необходимо выдержать пропитанный дроссель в духовке при температуре 100 °С. Стабилизатор LT1084 (DA4) допускается заменить на отечественный аналог КР142ЕН22А. Для повышения срока службы переменного резистора R29 можно использовать проволочный типа ППБ. С учетом того, что через переключатель SA2 протекают значительные токи, для повышения его надежности лучше применить керамический галетный переключатель 11П3Н, причем соединить его контакты параллельно. Вместо светодиода АЛ307КМ (HL3) в предлагаемом лабораторном блоке питания можно использовать зарубежный аналог L-543SRC-E.

Налаживание. Нулевое напряжение на выходе импульсного блока питания отстраивают подбором резистора R30, при этом движок переменного резистора R29 должен быть в нижнем по схеме положении. Значение 30 В подбирают резистором R32 при этом движок переменного резистора R29 должен быть в верхнем по схеме положении. Подключив к выводам 2 и 3 стабилизатора DA4 вольтметр добиваются 1,5 В, подбирая резистор R4. Во время наладки допускается применение подстроечных резисторов. Но не рекомендуется использовать их для постоянной эксплуатации в лабораторном блоке питания из-за нестабильности сопротивления.

После завершения наладки источника напряжения, к выходным клеммам регулируемого блока питания через амперметр подключают нагрузку. Регулируя выходное напряжение посредством резистора R29, по подключенному амперметру и встроенному цифровому вольтметру контролируют выходные параметры. Скорее всего, что при малых токах, из-за наличия токов управления стабилизатора DA4, возникнет необходимость корректировки сопротивления резисторов R10-R12. Далее следует, контролируя светодиод HL3 проверить работу в режиме ограничения тока на всех пределах импульсного блока питания.

Рассмотренный лабораторный блок питания довольно удобен в работе, в том числе может использоваться для зарядки аккумуляторных батарей – в том числе автомобильных. По показаниям встроенного вольтметра определяют конечное напряжение зарядки, а переключателем SA2 устанавливают необходимый ток зарядки и производят подключение аккумуляторной батареи. Аккумулятор заряжается стабильным током, и при достижении установленного напряжения зарядка прекращается. Опытная эксплуатация в течение трех лет показала высокую надежность и удобство разработанного регулируемого блока питания.

Регулируемый блок питания для начинающих. 30 В 5 А

Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня посмотрим на регулируемый импульсный блок питания. Простой и дешевый вариант.

Я три года назад делал простенький регулируемый БП, но запросы растут, мне понадобился БП мощнее для тестов фар и усилителей. Так как я не электронщик, навороченный и мощный БП мне не нужен (даже по п18) и я выбрал самый простой вариант.
Что же нам обещает фирма wanptek:

1 канал (только плюсовое напряжение)
30 В и 5 А (есть версия на 10 А)
грубая и точная настройка напряжения и тока
Стабилизация напряжения, ограничение тока
Защиты от КЗ и перегрева.

Посылка

Доставка ТК

Коробка из плотного картона:

Характеристики на коробке:

Внутри мягкие вставки что бы БП не болтался по коробке:

Комплектация:

Сам регулируемый БП, инструкция на английском, сетевой кабель (1,3 м) и выходной кабель с «крокодилами».
Выходной кабель 2х1 кв мм. изоляция на 300 В длина 80 см. Сетевой кабель приличного качества, 3х0,75 кв. мм. евровилка с заземлением, а с другой стороны разъем: я такие разъемы называю «компьютерные».

Инструкция:

Технические характеристики:
Входное напряжение: AC 110 В,60 Гц или 220 В, 50 Гц
Выходное напряжение: 0 ～ 30 В
Выходной ток: 0 ～ 5 А
Шаг регулировки напряжения: 0.1 В
Регулировка тока: 0.01 A
Пульсации напряжения: Vpp≤1%
Стабильность напряжения: CV≤1%+10mV
Температурный дрейф: 3000 PPM
Разрядность дисплея: 3
Ripple Noise: ≤0.5 мВ
Точность отображения напряжения: ±1% + 1 знак
Точность отображения тока: ±1% + 2 знака
Рабочая температура: -10～45℃ влажность ≤90%
Температура хранения: -20～60℃ влажность ≤80%
Размеры: 80 * 230 * 165 см
Масса: примерно 1449 г

Масса:

Внешний вид:

Не хватает ручки для переноски сверху. Клавиша включения и выходные клеммы спереди внизу.
Сзади:

Прорези для вентилятора, бесполезный в наших реалиях переключатель 110 В/200 В и сетевое гнездо, оснащенное предохранителем на 250 В 2 А.
Управление простое и логичное:

Поворотные ручки — резисторы. Все логично: слева ток — грубо и точно, справа напряжение.
Можно установить лимиты по току, нужно замкнуть выходы БП (при напряжении <10 В), ждем мигания индикатора СС, вращая рукоятку тока, выставляем лимит.
Снизу:

Резиновые ножки. Они кстати оставляют следы.
Экран:

Вот тут небольшая печаль — всего три разряда. Индикаторы показывают режимы постоянного тока/ напряжения.

Всегда интересно что у таких приборов внутри.
Разборка:
Снимаем крышку открутив 8 винтов:

Она металлическая, как и остальной корпус кроме передней панели. Аккуратно покрашена порошковой краской.
Внутренняя компоновка:

Силовая плата стоит вертикально.
С другой стороны пластина радиатор:

Толщина 3 мм.
Силовая плата:

Виден входной и выходной фильтры. Входные конденсаторы на 250 В, выходные (один не допаяли!) 35 В 1000 мкф.
На радиаторе висят пару полевиков 2SK3569, диод в таком же корпусе TO220 и термистор, что бы подключать вентилятор, когда нагреется радиатор.
Выходные шунты:

Плата управления и индикации:

Самая заметная большая TM1638 управляет индикаторами, замечен так же микроконтроллер STM8S003F3. ШИМ контроллер на TL494.
Вентилятор:

Работает тихо.
Маркировка вентилятора:

Тестирование:
У меня нет специального образования по электрическим делам, тестировать буду на бытовом уровне.
Точность отображения тока:

Точность отображения напряжения:

Особо быстрой регулировку не назовешь, но значения держит цепко.
Пульсации холостой ход:

Броски при включении:

и выключении:

Тестирование на максимальную мощность:
На работе нашлась подходящая нагрузка — 200 метров монтажного провода 0,75 мм2. Сопротивление около 6 Ом, изоляция хорошо держит температуру.

Номинальный ток:

Половина мощности:

Проверим КПД на максимальной мощности:

От сети потребляет 223*0,68=151,64 Вт, выдает 28,7*4,99=143,213 Вт КПД=94%

Аксакалы в электронике конечно найдут в нем кучу недостатков, но надо учитывать небольшую цену и ориентированность на новичков.
Я как мог рассказал о приборе, и считаю, что для домашнего использования новичкам этот БП подойдет.

Есть купон JE119, делает цену 45.99$, работает до 28 февраля.

Спасибо за просмотр! Удачных конструкций.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Схема источника питания,блока питания,импульсного, и зарядные устройства

Подробности: Создано: 05 июля 2019

У многих дома лежит старый принтер с поломанной печатающей головкой, или по каким то иным причинам. Кто то просто выкидывает, не подразумевая что в нем есть хорошие детали, из которых можно что нибудь смастерить.

В данной статье мы рассмотрим то, как сделать своими руками регулируемый блок питания из БП от принтера.

Подробнее…

Подробности: Создано: 05 февраля 2018

Если понадобился блок питания, нет навыков в радиотехнике. Нашлось решение в том, как сделать своими руками блок питания из энергосберегающей лампочки.

Подробнее…

Подробности: Создано: 04 февраля 2018

Это лабороторный блок питания от 0 до 30вольт на выходе. Регулируется это все подстроечным резистором. Для простоты, индикатор тока и напряжения, был приобретен на всем известном китайском сайте.

Подробнее…

Подробности: Создано: 25 декабря 2016

зарядное устройство из компьютерного блока питания своими руками

В различных ситуациях требуются разные по напряжению и мощности ИП. Поэтому многие покупают или делают такой, чтоб хватило на все случаи.

И проще всего взять за основу компьютерный. Данный лабораторный блок питания с характеристиками 0-22 В 20 А переделан с небольшой доработкой из компьютерного АТХ на ШИМ 2003. Для переделки использовал JNC mod. LC-B250ATX. Идея не нова и в интернете множество подобных решений, некоторые были изучены, но окончательное получилось свое. Результатом очень доволен. Сейчас ожидаю посылку из Китая с совмещенными индикаторами напряжения и тока, и, соответственно, заменю. Тогда можно будет назвать мою разработку ЛБП — зарядное для автомобильных АКБ.

Подробнее…

Подробности: Создано: 22 декабря 2016

Блок питания своими руками

Многие устройства требуют 2-х канального, или как его ещё называют двухполярного питания. В простеёшем варианте можно обойтись предлагаемой схемой блока питания своими руками, которая обеспечивает стабильную регулировку и поддержание при разных токах двухполярного напряжения в диапазоне от ±1.5 В до ±17 В. Она основана на линейных регуляторах напряжения LM317/LM337, которые имеют защиту от короткого замыкания.

Подробнее…

Подробности: Создано: 26 февраля 2013

Блок питания 0-30 Вольт своими руками

Сколько всяких интересных радиоустройств собирают радиолюбители, но основа, без которой не будет работать практически ни одна схема — блок питания. .Часто до сборки приличного блока питания просто не доходят руки. Конечно промышленность выпускает достаточно качественных и мощных стабилизаторов напряжения и тока, однако не везде они продаются и не у всех есть возможность их купить. Проще спаять своими руками.

Подробнее…

Подробности: Создано: 08 июня 2012

Схема импульсного блока питания на 600Вт для УНЧ

При сборке мощных усилителей, кто собирал, знает что нужен для питания мощный блок питания, а как известно габариты трансформаторов в них очень дорогие, и при этом добавляют значительный вес.

Блок питания в этой статье обладает мощностью подходящей для многих УНЧ, так как его мощность 600Вт, но можно использовать и в других целях его, можно сделать запросто своими руками.

Подробнее…

Подробности: Создано: 27 апреля 2012

Регулируемый блок питания на транзисторах

Каждый радиолюбитель, особенно когда начинает заниматься радиотехникой, хочет собрать своими руками блок питания где можно было бы регулировать напряжение на выходе.

Так как все предворительно собранные схемы, нужно на чем то проверять,и плавно подовать напряжение и просто что бы неприходилось собирать каждый раз блок питания на определенное напряжение.

Подробнее…

Подробности: Создано: 23 марта 2012

Импульсный блок питания на IR2151-IR2153

Плюс любого импульсного блока питания состоит в том что не требуется намотки или покупки громоздкого трансформатора.А требуется всего лишь трансформатор с несколькими витками.Данный блок питания сделать самому несложно и требует немного деталей. И основа,это то что блок питания на микросхеме IR2151

Подробнее…

Импульсные блоки питания своими руками

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

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

Для работы понадобятся следующие материалы и детали:

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

Кроме этого, понадобятся следующие инструменты:

Паяльник и расходные материалы.
Отвертка и плоскогубцы.
Пинцет.

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

Пошаговая инструкция

принципиальная схема

структурная схема

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

Сборка проводится следующим образом:

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

Все элементы устанавливаются в отведенные места на плате и припаиваются с обратной стороны.

Проверка

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

Проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:

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

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

Рекомендации по сборке:

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

Достоинства и недостатки

Импульсный преобразователь имеет следующие достоинства:

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

Есть и недостатки:

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

При самостоятельном создании подобной конструкции, следует учитывать то, что допущенные ошибки могут привести к выходу из строя электропотребителя. Поэтому нужно предусмотреть наличие защиты в системе.

Устройство и особенности работы

При рассмотрении особенностей работы импульсного блока, можно отметить следующие:

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

Обратная связь может быть организована следующим образом:

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

Подобными способами выдерживается выходное напряжение с нужными параметрами.

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

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

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

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

В этой статье ЭлектроВести расскажут вам как сделать простейший блок питания и выпрямитель.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что Служба безопасности Украины обнаружила в режимных помещениях Южно-Украинской атомной электростанции компьютерную технику, которая использовалась для майнинга криптовалют. По данным следствия, из-за несанкционированного размещения компьютерной техники произошло разглашение сведений о физической защите атомной электростанции, что является государственной тайной. К майнингу криптовалют, возможно, были причастны служащие части Национальной гвардии Украины, охраняющие АЭС.

По материалам: electrik.info.

Регулируемый источник питания

со схемой тактовых импульсов

Источник питания постоянного тока поддерживает выходное напряжение относительно изменений напряжения сети переменного тока (AC) при колебаниях нагрузки, что называется «регулируемым источником питания».
Стабилизированный источник питания состоит из обычных устройств регулирования мощности и напряжения, таких как 78xx (также называется положительным регулятором) и 79xx (называется отрицательным регулятором).
ФИКСИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ:
Этот тип серии с тремя типами клемм.Здесь я использую стабилизатор IC, который обеспечивает фиксированное положительное выходное напряжение.

1. Серия 7800 — стабилизатор положительного напряжения.
2. 7900 серия — стабилизатор отрицательного напряжения.

3. Доступен диапазон от +% В до + 24 В, положительный или отрицательный.
ОСОБЕННОСТИ ИСТОЧНИКА РЕГУЛИРУЕМОГО ПИТАНИЯ.
1. Выходной ток до 1,5А.
2. Выходное напряжение от + 5В до +24.
3. Защита от тепловой перегрузки.
4. Защита от короткого замыкания.
Здесь моя схема приведена ниже, и преимущество этой принципиальной схемы состоит в том, что вам не требуется какой-либо отдельный генератор функций по сравнению с вашим цифровым экспериментом с ИС, когда вы проводите его в своей лаборатории.
Потому что в комплекте с моей регулируемой выходной мощностью, например, + 12В, -12В, + 5В с генератором тактовых импульсов от 10 Гц до 5 кГц с помощью микросхемы NE555 IC.
СХЕМА ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ:

Также вы можете использовать этот регулируемый источник питания для тестирования любых схем операционного усилителя. когда у нас есть тестовый операционный усилитель, нам понадобится отрицательное напряжение.

Моя схема была протестирована с помощью программного обеспечения Proteus и смоделирована мной. Мой регулируемый источник питания очень полезен для проверки любых схем цифрового счетчика с помощью часов, меняющихся потенциометром.
MY ПЛАТА БЛОКА ПИТАНИЯ.
Печатная плата, созданная мной с помощью программы Proteus.
Печатная плата PROTO-TYPE.

МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ:

ЦЕНА НА ПИТАНИЕ: RS: 1900 / —

Импульсно-регулируемые источники питания | Конструкция станка

Наиболее распространенным типом источника питания сегодня является импульсный источник питания. Эти блоки используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для регулирования выхода.Сегодня в источниках питания используется несколько различных конфигураций схем ШИМ. Во всех случаях логический сигнал ШИМ управляет импульсным силовым транзистором, а силовой транзистор управляет нагрузкой.

Коммутирующий транзистор быстро включается и выключается, создавая прерывистое постоянное напряжение. Прерванное постоянное напряжение подается на трансформатор, который преобразует пульсирующий постоянный ток в высокочастотный переменный ток. Затем этот переменный ток подается на второй мостовой выпрямитель, который производит конечный выходной сигнал постоянного тока. Чувствительная схема непрерывно контролирует выходное напряжение, регулируя рабочий цикл переключения для поддержания постоянного выходного напряжения.

Импульсные источники питания более эффективны, чем последовательно регулируемые, поскольку на переключающий транзистор рассеивается небольшая мощность. Импульсные источники питания физически меньше, чем типы с последовательным регулированием, поскольку компоненты, работающие на частоте переключения (обычно 20 кГц), намного меньше, чем компоненты, используемые в некоммутируемых источниках питания, работающих на частоте от 50 до 60 Гц. Эти блоки питания хорошо подходят там, где требуются компактность, эффективность и умеренно точное регулирование. Но блоки питания импульсного типа излучают электрические и иногда слышимые помехи.Таким образом, они не подходят для питания цепей, чувствительных к электрическому шуму, если эти цепи не отфильтрованы и экранированы. Наконец, импульсные источники питания, как правило, дороже других источников питания.

Частоты коммутации постоянно повышаются. Преимущества более высоких частот включают уменьшенный размер компонентов, меньшее напряжение пульсаций, более высокую мощность на единицу объема и тихую работу. В то время как 20–30 кГц кажутся сегодня наиболее широко используемой частотой, также используются от 100 до 500 кГц.А некоторые интегральные схемы типа ШИМ способны обрабатывать частоты переключения до 1 МГц и более.

Схема, формирующая управляющий сигнал ШИМ, теперь доступна на многих стандартных ИС. Эти чипы обладают множеством функций. Многие функции защищают микросхему и источник питания от скачков пускового тока, перенапряжения и коротких замыканий. Другие позволяют разработчику источника питания обеспечить большую гибкость, например, в удаленном включении / выключении, удаленном обнаружении ошибок и пропорциональном распределении тока нагрузки.Специализированные ИС и микропроцессоры в настоящее время встраиваются в более сложные источники питания, особенно те, которые взаимодействуют с главными компьютерами через стандартные шины.

Производители поставок говорят, что опции быстро становятся стандартными функциями, поскольку пользователям требуются более качественные продукты. По мере того, как системы становятся более сложными, стандартные функции становятся предметом первой необходимости. Защита от перенапряжения, регулируемое напряжение и активный плавный пуск — одни из наиболее распространенных возможностей современных источников питания, которые когда-то были опциями.Дополнительные варианты, которые являются кандидатами на стандартизацию, включают специализированные фильтры электромагнитных помех, индикаторы сбоя и допустимости мощности, а также схемы баланса тока для пропорционального распределения нагрузки.

Переключение обычно осуществляется одним из трех способов. Первый — это конфигурация схемы обратного хода. Он подходит для мощности до 100 Вт и является наиболее экономичным из трех типов, поскольку содержит наименьшее количество деталей. Второй называется прямым преобразователем. Наиболее экономичен диапазон от 80 до 200 Вт.Третий — более сложный тип, который может быть двухтактной схемой с центральным отводом или двухтактной полумостовой схемой. Эти два широко используются в диапазоне от 150 до 600 Вт.

Автономный коммутатор выпрямляет входящее сетевое напряжение переменного тока и считается преобразователем постоянного тока в постоянный. Выпрямленное и отфильтрованное 115 В переменного тока дает около 145 В постоянного тока; поэтому некоторые конструкции преобразователей работают как от входного напряжения 145 В постоянного тока, так и от 115 В переменного тока. Входные выпрямители становятся управляющими диодами, которые позволяют любому входному проводу быть положительным или отрицательным.А также автономные модели с выбираемым входным напряжением 115/230 В переменного тока до 290 В постоянного тока на входе.

Коммутаторы, которые работают непосредственно от сети, требуют схемы ограничения входного тока. Поскольку нет импеданса трансформатора, который помог бы ограничить ток, заряжающий конденсаторы фильтра, пиковые токи могут быть достаточно высокими, чтобы разрушить выпрямители.

В своей базовой конфигурации переключатель обратного хода содержит один трансформатор, одну схему широтно-импульсного модулятора, один силовой транзистор и один выходной диод.Трансформатор снижает напряжение, обеспечивает изоляцию линии и действует как индуктор. Когда силовой транзистор включается, ток в первичной обмотке накапливает энергию в сердечнике трансформатора. Полярность такая, что диоды не проводят. Когда транзистор выключается, полярность напряжения меняется и возвращается обратно, пропуская ток через выходной диод к выходному конденсатору и нагрузке. Количество энергии, хранящейся в сердечнике, зависит от времени включения ШИМ и транзистора.

По мере увеличения мощности более 100 Вт размер обратноходового трансформатора быстро увеличивается из-за повышенных требований к току.Кроме того, для пилообразного сигнала, создаваемого схемой обратного хода, требуется вдвое больший пиковый ток для заданного уровня мощности по сравнению с прямым преобразователем. При превышении 100 Вт максимально допустимый пиковый ток для обратного транзистора возникает быстро.

Прямой преобразователь использует на выходе дополнительный диод маховика и дроссель фильтра по сравнению со схемой обратного хода. Кроме того, трансформатор повышает или понижает напряжение и обеспечивает изоляцию линии.

Во время включения транзистора ток течет через выходную катушку индуктивности к конденсатору фильтра, поэтому в катушке индуктивности накапливается энергия.Когда транзистор выключается, накопленная энергия продолжает течь через диод маховика, вызывая меньшее напряжение пульсаций на выходе, чем конструкция с обратным ходом. Пиковый ток составляет только половину от обратного тока, но прямой преобразователь имеет два магнитных компонента, которые увеличивают размер и стоимость.

По мере дальнейшего увеличения требований к мощности широко используются двухтактные схемы мощностью примерно до 600 Вт. Доступны две версии. Один представляет собой двухтактную схему с центральным отводом, а другой — полумост. Схема с центральным отводом выглядит как два прямых преобразователя с чередующимися периодами включения.Оба преобразователя имеют одну выходную катушку индуктивности. В зависимости от длительности импульса индуктор подает ток на конденсатор, когда оба переключателя разомкнуты. Обе двухтактные схемы производят самые низкие пульсации напряжения среди всех переключателей.

Хотя импульсные источники питания имеют много преимуществ по сравнению с линейными типами, они также имеют несколько недостатков. Среди них — шум при переключении, который требует особой осторожности при проектировании схем и компоновке печатной платы для фильтрации. Хорошо спроектированный линейный источник питания имеет уровень выходного шума менее 1 мВпик, по сравнению с 10 мВпик для того же переключателя мощности.И кондуктивный, и излучаемый шум, а также гармоники частоты коммутации распространяются на радиочастотный спектр. Разработчики должны поддерживать эти уровни шума в пределах спецификаций, которые устанавливаются и контролируются регулирующими органами по всему миру.

Еще один недостаток — ограниченная реакция на изменение динамической нагрузки. В отличие от линейных источников питания с очень низким выходным сопротивлением, коррекция напряжения нагрузки в коммутаторе происходит только после полного цикла генератора. Кроме того, постоянная времени контура управления устанавливается для интегрирования изменения выходного напряжения в течение нескольких циклов для предотвращения непрерывного звонка.

Как правило, линейное регулирование и регулировка нагрузки примерно в десять раз лучше, чем у переключателей при тех же номинальных значениях напряжения и тока. Но это качество достигается за счет рассеивания мощности. Например, коэффициент полезного действия коммутатора 2: 1 по сравнению с линейным может составлять до 6: 1 преимущество в рассеиваемой мощности на уровне 800 Вт.

Импульсный источник питания | Оборудование для производства полупроводников

Импульсный источник питания Блок генерации импульсов Блок зарядного устройства

Мы поставляем высокоточные и стабильные мгновенные высоковольтные и сильноточные импульсные мощности с высокой частотой повторения.

Характеристики продукта

Импульсный источник питания — это устройство, которое мгновенно вырабатывает высокую мощность на уровне микросекунд или наносекунд. Наш импульсный блок питания сконфигурирован с конденсаторным зарядным устройством и схемой генерации импульсов с полупроводниковым переключателем и системой схемы сжатия магнитных импульсов (насыщаемый реактор) и способен обеспечивать высокоточное и стабильное управление за счет большого количества повторений.
Кроме того, выходное импульсное напряжение может выводиться с высокой точностью (колебание было уменьшено до 1/40 нашего обычного колебания), и оно может выводиться с чрезвычайно малым колебанием (дрожанием) по оси времени (оно было уменьшено). до 1/55 нашего обычного колебания).Эффективность устройства повышается за счет установки схемы рекуперации энергии.

Подача высокого напряжения в несколько единиц 10 кВ или более с резким повышением уровня наносекунд (нс)
Высокоточная форма выходного импульса
Длительный срок службы (обеспечение стабильного импульсного выхода в течение длительного периода времени)
Достижение доставки 1000 устройств или более

Технические характеристики

Спецификация импульсного источника питания

Максимальная частота	— 6 кГц
Выходное напряжение	— 30 кВ
Средняя мощность	15 кВт
Ширина импульса (*)	100 нс
Внешние размеры	Блок генерации импульсов: Ш650 X В330 X Г520 мм Зарядное устройство: Ш600 X В480 X Г570 мм
Масса	Блок генерации импульсов, Зарядное устройство 90 кг каждое

* Ширина импульса является репрезентативным значением, когда C2 = Cp и Cp расположены близко.

Спецификация импульсного блока питания для испытаний

Максимальная частота	— 1 кГц
Выходное напряжение	Прибл. 30 кВ
Средняя мощность	Прибл. 10 Вт
Ширина импульса (время нарастания выходного напряжения)	Около 60 нс (* меняется в зависимости от нагрузки.)
Внешние размеры	W420 × h400 × D250 мм
Масса	Прибл. 11 кг

Прилагаемый документ представляет собой справочный документ. Пожалуйста, заполняйте формы в розовых квадратах как можно больше. Пожалуйста, отправьте то же самое при обращении к нам. Для запроса нажмите кнопку ниже.

Обзор требований (по техническому заданию) (Ppt: 118KB)

Новый продукт

Мы разработали импульсный источник питания для тестирования.

Вес был уменьшен до 1/9 от обычного за счет интеграции блока генерации импульсов и зарядного устройства.
Питание может подаваться от источника переменного тока 100 В через постоянный ток.
Он может подавать питание с быстрым нарастанием до десятков наносекунд (нс).

Приложения и решения

В настоящее время импульсный источник питания широко используется в качестве источника питания привода для плазменных систем.Примеры применения плазмы включают процесс, в котором синхротронное излучение или заряженные частицы, такие как электроны и ионы из плазмы, реагируют с объектом, стерилизация и обработка воды с использованием ударной волны, генерируемой импульсным дуговым разрядом, лазерной генерации, очистки выхлопных газов, генерации озона. и источник света в крайнем ультрафиолете (EUV) с помощью плазменного разряда высокой плотности.

Наш импульсный источник питания активно использовался в качестве источников питания различных типов для источников эксимерного лазера, источника EUV-света, системы предотвращения распространения водяных стрел и т. Д., и каждый из них характеризуется шириной выходного импульса 100 нс или менее, частотой повторения 20 кГц, выходным напряжением 120 кВ и т. д.
Мы предлагаем лучший источник питания для удовлетворения запросов клиентов.

Эксимерный лазер

Это лазер с большой мощностью и высокой эффективностью, который генерирует генерацию на длине волны ультрафиолета (KrF: 248 нм, ArF: 193 нм и т. Д.) И используется в системе литографии полупроводников. При использовании эксимерного лазера необходимо мгновенно возбуждать лазерный газ, и требуется источник питания, способный производить чрезвычайно короткий импульс.

Характеристики используемого импульсного блока питания

Частота повторения: 6 кГц или менее
Выходное напряжение: -30 кВ или менее
Средняя выходная мощность: 15 кВт класс
Ширина выходного импульса: 100 нс или менее

Импульсный блок питания для источника света EUV

Мы проводим исследования и разработки в области EUV (экстремального ультрафиолета) с длиной волны 13,5 нм для ведущего источника света для литографии следующего поколения. Наш импульсный источник питания использовался в исследованиях метода DPP (плазменного разряда), в котором EUV генерируется путем разряда.Более высокая мощность требовалась в источниках света EUV, а также в импульсных источниках питания.
Мы разработали импульсный источник питания, который может выполнять повторяющуюся операцию с максимальной частотой 20 кГц. Он работает поочередно от двух параллельно включенных импульсных блоков питания по 10 кГц каждый. Мы поставляли продукцию Ассоциации разработчиков систем экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUVA), которая является основным подрядчиком исследовательского проекта NEDO по контракту: «Проект разработки базовой технологии для системы экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV)».

Характеристики используемого импульсного блока питания

Частота повторения: 20 кГц или менее
Выходное напряжение: несколько кВ или менее
Средняя выходная мощность: 200 кВт
Ширина выходного импульса: 5 мкс

Импульсный источник питания системы предотвращения распространения цветения воды

Разряд может образовываться не только в газе, но и в воде при использовании импульсной мощности. Примером применения подводного импульсного разряда является система предотвращения распространения цветения воды.Поскольку крупные вспышки цветения воды в озерах, болотах, прудах и т. Д. Летом вызывают загрязнение воды, они лечатся путем уничтожения пузырьков воздуха внутри ячеек цветения воды с помощью ударных волн, генерируемых подводным импульсным разрядом. Чтобы вызвать разряд в воде, необходимо быстрое повышение напряжения, а также необходима высокая энергия разряда для увеличения объема обработки.
Мы разработали импульсный источник питания, способный производить стабильную высоковольтную и сильноточную импульсную мощность в воде, и он был отправлен в корпорацию EBARA.

Характеристики используемого импульсного блока питания

Частота повторения: 40 Гц или менее
Выходное напряжение: 120 кВ или менее
Выходная энергия: 40 Дж / импульс
Ширина выходного импульса: 2 мкс

Конфигурация системы

Пример принципиальной блок-схемы системы импульсного питания

Пример конфигурации системы импульсного питания

Пример конфигурации системы импульсного питания, включая систему управления.Он сконфигурирован с 4 блоками контроллера, блоком зарядного устройства, блоком генерации импульсов и нагрузкой. От источника трехфазного переменного тока 400 В зарядное устройство выдает импульс 2,5 кВ, а модуль генерации импульсов выдает импульс -30 кВ. Стабильная выходная импульсная мощность и импульсный разряд могут быть получены путем управления с помощью детектора напряжения для импульсного источника питания и системы наблюдения (датчики и т. Д.) Для разрядной трубки нагрузки.

Пример конфигурации главной цепи

Зарядное устройство

Конденсатор первой ступени заряжается путем преобразования коммерческой энергии в постоянный ток.

Блок генерации импульсов

Заряженная энергия преобразуется в импульс с помощью IGBT, и короткий импульс высокого напряжения, который сжимается путем повышения и схемы сжатия магнитного импульса, выводится на нагрузку.

Источник питания с широтно-импульсной модуляцией

Блок питания PWM

Источники питания с широтно-импульсной модуляцией (PWM) — это тип импульсных источников питания. Широтно-импульсная модуляция обычно используется для регулирования напряжения в импульсном источнике питания .Это необходимо, когда текущая нагрузка на блок питания или напряжение питания системы зарядки непостоянны. В стандартном импульсном источнике питания (без ШИМ) каждая первичной обмотки трансформатора приводится в действие прямоугольной волной с коэффициентом заполнения 50% (на самом деле немного меньше 50%) независимо от тока, потребляемого во вторичной обмотке или напряжение питания. В источнике питания с широтно-импульсной модуляцией рабочий цикл может варьироваться от примерно 1% до 50% (хотя обычно это не такой широкий диапазон).На приведенной ниже диаграмме показано, как выглядит напряжение возбуждения транзистора от управляющей микросхемы в течение двух полных циклов.

Обратите внимание, что указанный рабочий цикл предназначен для ОДНОЙ из ДВУХ половин первичной обмотки (первичная обмотка также может считаться одной первичной обмоткой с центральным ответвлением). При полной мощности будет только ОЧЕНЬ небольшой период времени, в течение которого одна или другая обмотка не будет работать. Большинство микросхем управления (например, TL594, TL598, SG3525…) допускают небольшое «мертвое время», когда ни один из управляющих транзисторов не включен.

Регулировка:
Вы должны помнить (со страницы трансформатора), что выходное (вторичное) напряжение может «проседать» (из-за потерь в меди и сердечнике), когда ток идет от вторичных обмоток трансформатора. Электронное устройство, такое как усилитель, может работать должным образом только тогда, когда вторичное напряжение (напряжение шины) очень близко к заданному значению. Как вы уже знаете, ток, потребляемый усилителем, может составлять всего один или два усилителя, когда усилитель находится в режиме ожидания (выходная мощность мала или отсутствует), или может быть значительным при выдаче очень высокой выходной мощности.В стандартном импульсном блоке питания это может вызвать сильные колебания вторичного напряжения. Как вы уже знаете, вы можете увеличить соотношение (первичное к вторичному), чтобы увеличить вторичное напряжение. Хотя это предотвратит падение напряжения на ниже определенной точки, это может (при некоторых условиях) привести к тому, что вторичное напряжение превысит безопасное рабочее напряжение некоторых электронных компонентов (транзисторов, конденсаторов …). Во многих электронных схемах диапазон напряжения должен оставаться в пределах 3-5%.В PWMPS трансформатор намотан с коэффициентом выше, чем необходимо. Но … как и в операционных усилителях, здесь есть цепь обратной связи. Используя контур обратной связи, управляющая микросхема сокращает рабочий цикл настолько, насколько это необходимо, чтобы предотвратить состояние перенапряжения. Когда потребление тока увеличивается, рабочий цикл увеличивается, чтобы поддерживать надлежащее выходное напряжение. Это позволяет ему поддерживать надлежащее выходное напряжение в широком диапазоне ситуаций, связанных с потреблением тока. Это также позволяет источнику питания вырабатывать постоянное напряжение шины с относительно широким диапазоном входного напряжения от системы зарядки транспортного средства.

Регулируемые усилители и нерегулируемые усилители:
В усилителях с высокой степенью стабилизации используются импульсные источники питания с ШИМ. Нерегулируемые усилители не используют широтно-импульсную модуляцию для поддержания постоянного напряжения на шине. Это не обязательно делает один дизайн лучше другого. Обе конструкции имеют свои достоинства и недостатки. Прочтите эту страницу, если хотите узнать больше о двух разных дизайнах.

Двухтактный импульсный источник питания

Изучив этот раздел, вы должны уметь:
Понять работу двухтактного преобразователя постоянного тока в постоянный.
Понимать работу типичного контроллера режима переключения I.C.
• Транзисторы силовые переключающие.
• Широтно-импульсный модулятор.
• Защита от перегрузки по току и перенапряжения.
• Измерение тока.
Распознавать компоненты и методы, используемые для изоляции вывода.

Рис. 3.4.1 Блок-схема двухтактного ИИП

Двухтактный SMPS

Рис.3.4.1 показывает блок-схему импульсного источника питания, разработанного на базе усовершенствованного регулирующего широтно-импульсного модулятора UC3524 от Texas Instruments.

Схема представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный, использующий входное напряжение постоянного тока от 15 В до 30 В и обеспечивающий регулируемый выходной сигнал 5 В при токе примерно до 250 мА. В схеме используется двухтактное переключение мощности, приводящее в действие высокочастотный трансформатор, который полностью изолирует выходную цепь от входа. Выход защищен от короткого замыкания, а выходное напряжение можно регулировать вручную.Максимальный ток также можно установить вручную с помощью регулируемого ограничения тока.

Первичный контур.

Генератор 100 кГц в IC1 (UC3524) генерирует импульсы, которые обрабатываются широтно-импульсным модулятором (в IC1), используемым для управления транзисторами переключения мощности. Ширина обрабатываемых импульсов возбуждения определяет продолжительность времени, в течение которого транзисторы переключения мощности проводят, и, следовательно, количество мощности, подаваемой на трансформатор.

Ширина импульса и, следовательно, выходное напряжение регулируются усилителем ошибки в IC1.Это измеряет разницу между выборкой выходного напряжения, возвращаемой через оптоизолятор, и опорным напряжением, установленным Vr1. Когда эти два напряжения равны, выходное напряжение схемы правильное. Если есть разница, ширина импульсов, создаваемых широтно-импульсным модулятором, увеличивается или уменьшается, чтобы исправить ошибку.

Защита от перегрузки по току обеспечивает отключение питания в случае слишком высокого потребления тока на выходе. Выходные клеммы можно даже закоротить, не повредив подачу питания.

Каждый импульс тока в силовых переключающих транзисторах создает импульс напряжения на чувствительном резисторе R12. Амплитуда этих импульсов пропорциональна току, подаваемому на трансформатор схемой переключения. Если пиковое значение любого из этих импульсов превышает напряжение постоянного тока, заданное параметром Vr2 (ограничение тока), то выходной сигнал от IC2 приведет к тому, что входной сигнал широтно-импульсного модулятора уменьшит ширину импульса, производимого модулятором в это время, мгновенно уменьшив выходное напряжение.Если условие перегрузки по току исчезнет, выходное напряжение будет восстановлено до нормального уровня, но если ток нагрузки останется высоким, ограничитель тока продолжит уменьшать ширину импульса, в зависимости от величины перегрузки по току, даже до нуля в случай короткого замыкания на выходе.

Вторичный контур

Двухтактные переключающие транзисторы создают сигнал переменного тока через первичную обмотку трансформатора, а вторичная обмотка питает обычный двухполупериодный выпрямитель и LC-фильтр нижних частот, чтобы обеспечить нагрузку стабильным напряжением 5 В на выходных клеммах.Отрицательная обратная связь к цепи регулирования напряжения в IC1 осуществляется через оптоизолятор (IC3). Чем выше выходное напряжение, тем ярче свечение светодиода, закрытого на вторичной стороне, и тем больше выходное напряжение постоянного тока, получаемое от контакта 4 IC3 на первичной стороне устройства. Это напряжение используется в качестве выборки на инвертирующем входе усилителя ошибки в IC1, где оно сравнивается с напряжением от регулятора VR1 «установленного напряжения» для управления широтно-импульсным модулятором.

Описание цепи

Полная принципиальная схема схемы представлена на рис.3.4.2.

Рис. 3.4.3 UC3524N (деталь детали)

Генератор внутри IC1 вырабатывает узкие импульсы 100 кГц (приблизительно), которые используются в качестве тактовых импульсов для логики переключения внутри IC1. Компоненты синхронизации для генератора — R3 и C2. Форма волны линейного изменения, создаваемая при заряде C2, также используется в качестве входа для инвертирующего входа компаратора в IC1.

Широтно-импульсный модулятор состоит из компаратора в IC1 и логической схемы переключения, которая состоит из бистабильного и двух трех входных вентилей ИЛИ-НЕ.Выходы этого блока подают импульсы переменной ширины на два транзистора Qa и Qb.

Усилитель ошибки сравнивает стабильное опорное напряжение на выводе 1 (установленное Vr1, подаваемым от внутренне регулируемого 5 В от вывода 16) с образцом напряжения нагрузки, возникающего на эмиттерном резисторе оптоизолятора R11. Результирующее напряжение ошибки используется как неинвертирующий вход для компаратора ШИМ.

Возможности UC3524, которые используются в этой схеме, более подробно показаны на рис.3.4.3 (Примечание: некоторые неиспользуемые возможности UC3524 были опущены для ясности, для получения дополнительной информации см. Техническое описание Texas Instruments UC3524).

Широтно-импульсный модулятор

Рис. 3.4.4 Форма волны UC3524N и первичной обмотки трансформатора

Действие широтно-импульсного модулятора, описываемое сигналами, показанными на рис. 3.4 4, выглядит следующим образом:

Тактовые импульсы (CK) от генератора подаются на бистабильный (триггер), который производит прямоугольную волну с соотношением метка / пространство 1: 1 и частотой 50 кГц (половина от частоты генератора) при его Q-выход и инвертированная версия этой волны на Q-выходе.

Выход Q обеспечивает вход в вентиль ИЛИ-НЕ a, а выход Q (противоположный Q) обеспечивает вход в вентиль ИЛИ-НЕ b. Логическое правило для логического элемента ИЛИ-НЕ состоит в том, что его выход будет высоким только тогда, когда все его три входа будут низкими. Обратите внимание, что сигналы Q и Q переходят в низкий уровень в начале альтернативных низких состояний синхроимпульса. Тактовый сигнал также является входом для обоих вентилей ИЛИ-НЕ.

Третий вход для каждого логического элемента ИЛИ-НЕ обеспечивается выходом компаратора, который представляет собой серию импульсов низкого состояния переменной ширины, создаваемых путем сравнения напряжения ошибки постоянного тока от усилителя ошибки в IC1 с линейным изменением, создаваемым конденсатором синхронизации генератора. C2.

Когда каждый выход логического элемента ИЛИ-НЕ становится высоким, только когда все три его входных сигнала имеют низкий уровень, на базы внутренних транзисторов Qa и Qb подаются чередующиеся импульсы высокого состояния, ширина которых зависит от значения напряжения ошибки. Чем ниже значение напряжения ошибки (из-за более высокого значения напряжения «выборки» на выводе 1), тем уже генерируемые импульсы. Эти более узкие импульсы, когда используются для включения силовых переключающих транзисторов TR3 и Tr4, приведут к снижению мощности в трансформаторе и снижению напряжения нагрузки.

Цепи переключения мощности

Рис. 3.4.5 Ускорение включения выключателя питания

Каждый из внутренних управляющих транзисторов Qa и Qb выдает серию импульсов на своем коллекторе и серию противофазных импульсов на своем эмиттере. Сигналы эмиттера a и b управляют транзисторами Tr3 и Tr4 переключения мощности соответственно, а сигналы коллектора управляют схемами повышения скорости Tr1 / Tr2.

Причина включения схем ускорения состоит в том, чтобы преодолеть задержку, которая обычно возникает из-за того, что, когда транзисторы Tr3 и Tr4 переключения мощности являются проводящими, их переход база / эмиттер (который, естественно, образует небольшой конденсатор из-за слоя обеднения между базой и эмиттерные слои в транзисторе) заряжены и должны быть разряжены, прежде чем транзистор полностью отключится.

Переходы силового транзистора быстро разряжаются при кратковременном включении Tr1 или Tr2 с использованием дифференцированного импульса, генерируемого нарастающим фронтом сигнала от коллектора Qa или Qb в IC1, что, конечно, происходит точно в тот же момент, что и Tr3 или Tr4. выключается, как показано на рис. 3.4.5.

Поскольку центральный ответвитель первичной обмотки трансформатора подключен к основному источнику (+ V _IN), он всегда будет иметь потенциал питания. Напряжения коллектора Tr3 и Tr4 также будут на уровне + V _IN в периоды, когда оба транзистора выключены.

Во время импульса включения Tr3 его коллектор будет примерно на 0 В, и из-за центрального отвода первичной обмотки трансформатора нижняя половина первичной обмотки будет противофазна верхней половине, поэтому коллектор Tr4 будет положительным при удвоенном значении + V _IN в течение периода импульса включения Tr3. Эта ситуация меняется на обратную во время «включенного» импульса Tr4. Это действие создает сигнал ступенчатого типа с амплитудой + V _IN x 2 на первичной обмотке трансформатора, как показано на рисунке 3.4.4.

Вторичный контур

Результирующее вторичное напряжение выпрямляется D1 и D2 и сглаживается фильтром нижних частот L1 / C10 перед подачей на нагрузку. Образец напряжения нагрузки подается обратно на светодиод в оптоизоляторе IC3 через резистор ограничения тока светодиода R13.

Рис. 3.4.6 Типичный высокочастотный трансформатор

с несколькими вторичными обмотками

Из-за двухтактной конструкции, используемой в этой схеме, очень просто организовать такую схему, чтобы она имела несколько выходов.Различные (более высокие или более низкие) напряжения могут быть получены с помощью трансформатора, подобного тому, который показан на рис. 3.4.6, который имеет несколько вторичных обмоток с соответствующими отношениями витков.

Однако общий ток, подаваемый на несколько выходов, не должен превышать максимальный номинальный ток SMPS. Каждая линия питания будет иметь свой выпрямитель и систему фильтров, а также может включать дополнительную точку регулирования нагрузки. Выборка напряжения обычно берется только с одного из выходов, чтобы обеспечить обратную связь с широтно-импульсным модулятором, однако управление мощностью, подаваемой на первичную обмотку трансформатора, будет управлять всеми выходами напряжения.

Ограничение тока

Ограничение тока, которое способно полностью отключить схему в условиях экстремальной перегрузки, обеспечивается действием IC2 и отключающего транзистора между контактами 9 и 10 внутри IC1.

На контакт 3 IC2 подается стабильное опорное напряжение, получаемое от шунтирующего регулятора напряжения R7 / ZD1 через регулятор ограничения тока Vr2. Неинвертирующий вход IC2 подключен к низкоомному резистору R12, чувствительному к току, в эмиттерном выводе, общем для обоих переключающих транзисторов Tr3 / Tr4.

Каждый раз, когда какой-либо транзистор проводит ток, в результате большой ток эмиттера создает импульс напряжения на R12. Пиковое напряжение этого импульса будет пропорционально току эмиттера, протекающему в Tr3 / Tr4, и, следовательно, также и выходному току.

Если пиковое напряжение любого из этих импульсов, приложенных к неинвертирующему входу IC2, превышает стабилизированное постоянное напряжение на инвертирующем входе, на выходе будет сформирован положительный импульс и, следовательно, на базе Qc внутри IC1.Это приведет к падению напряжения на коллекторе этого транзистора, а также к уменьшению выходного сигнала усилителя ошибки, который управляет широтно-импульсным модулятором. Это действие приводит к уменьшению ширины генерируемого в данный момент импульса, таким образом мгновенно уменьшая выходное напряжение. Если перегрузка по току исчезнет, широтно-импульсный модулятор вернется в нормальный режим работы. В противном случае последующие импульсы будут уменьшаться до тех пор, пока выходное напряжение не упадет (при необходимости) до нуля.

Однако срабатывание схемы ограничения тока не является абсолютно мгновенным из-за наличия C4 на выводе компенсации отключения (9) IC1.Этот конденсатор имеет тенденцию интегрировать изменения напряжения на коллекторе отключающего транзистора, так что можно избежать очень быстрых (цикл за циклом) изменений выходного напряжения во время действия ограничителя тока.

(PDF) ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ 50 В, 300 А ДЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ 50 В, 300 А

ДЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ВЧ-УСИЛИТЕЛЕЙ

Ахилеш Трипати #, М.К. Бадапанда , Р.Упадхая и М. Лад

Центр передовых технологий Раджи Раманна, Индор-452013, Индия.

Abstract

Импульсный источник питания 50 В, 300 А был разработан

и разработан для смещения импульсных ВЧ усилителей для Spallation

Neutron Source (SNS). Этот источник питания имеет четыре импульсных модуля

на 50 В, 75 А каждый для одновременного управления четырьмя импульсными ВЧ усилителями

.Конденсаторная батарея

заряжается от источника постоянного тока 50 В, 40 А, работающего в режиме CCCV

, и энергия, накопленная в нем, используется для

генерации выходных импульсов с помощью переключателей MOSFET

, используемых в импульсных модулях. Внешний запускающий импульс

используется для синхронизации выходных импульсов всех импульсных модулей

в пределах импульсного источника питания, а также может использоваться для синхронизации нескольких таких импульсных источников питания

, необходимых для применения импульсов высокой мощности.Привод

импульсов желаемого рабочего цикла и частоты отправляется

через схемы управления затвором на переключатели MOSFET, используемые в импульсных модулях

. Для

были предприняты соответствующие шаги по минимизации выбросов и звона в выходном импульсе

, и они были представлены в этой статье. Были предприняты попытки

выровнять длины проводов, используемых в цепи питания

каждого модуля этого источника питания.Период выходного импульса ON

может изменяться от 500 мкс до

2 мс с частотой повторения 50 Гц. Этот импульсный источник питания

был сначала протестирован на резистивной фиктивной нагрузке в

различных точках рабочего цикла. Время нарастания и спада импульса

было меньше 5 мкс, а падение импульса

было меньше 0,5%, когда каждый импульсный модуль

испытывался до пикового тока 75 А.Импульсный источник питания

был также протестирован с твердотельным ВЧ усилителем

, и результаты испытаний представлены в этой статье.

ВВЕДЕНИЕ

Последние достижения в транзисторной технологии делают твердотельные ВЧ усилители

все более жизнеспособной альтернативой ламповым усилителям

для ускорителей частиц. Твердотельные усилители высокой мощности

обладают множеством преимуществ, таких как чрезвычайная модульность, высокая надежность

, постепенное снижение производительности, низкие эксплуатационные расходы, отсутствие времени прогрева

, отсутствие высокого напряжения и отсутствия вакуума

[1].Система твердотельного усилителя RF использует один базовый модуль усилителя RF малой мощности

и объединяет выход

от нескольких таких модулей для получения более высокой мощности RF

. Импульсная выходная мощность RF требуется для многих ускорителей RF

, таких как источник нейтронов расщепления (SNS)

, поэтому твердотельные усилители RF (SSPA) работают в импульсном режиме

для удовлетворения этих требований. Для работы этих SSPA в импульсном режиме может быть два подхода

.Один из подходов

заключается в применении мощности смещения постоянного тока к SSPA и использовании импульсной мощности твердотельного ВЧ-привода

, в то время как другой подход —

для импульсной подачи мощности смещения и мощности ВЧ-привода SSPA

, что более эффективно по сравнению с первый. Импульсный источник питания смещения

и ВЧ-мощность возбуждения обычно подаются синхронно для импульсного ВЧ-усилителя

. Импульсные источники питания

недоступны на рынке

, поэтому их разработка очень важна.Разработанный

импульсный источник питания имеет четыре импульсных модуля

, работающих параллельно, чтобы обеспечить питание четырех твердотельных ВЧ-усилителей

[2]. Все четыре модуля 50 В, 75 А, импульсный

должны работать одновременно, чтобы обеспечить

конечный выходной импульс 50 В, 300 А. Импульсный источник питания

используется для питания коллектора твердотельного усилителя RF

. Также разработана схема запуска для

, запускающая импульсный выход, когда сигнал возбуждения RF подается

на SSPA.

РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ 50 В

ПИТАНИЕ

Разработку импульсного источника питания

можно разделить на две части. Один из них — это генерация регулируемого выхода постоянного тока

, а другой — пульсация этого выхода постоянного тока. Стабилизированный выход постоянного тока

генерируется источником питания постоянного тока 50 В, 40 А

, который имеет стабилизацию выхода и стабильность напряжения

лучше 0,1%. Амплитуда пульсаций в

этого источника постоянного тока незначительна.Этот источник питания постоянного тока

содержит входной фильтр EMI / EMC для удаления помех

со входа. Этот выход постоянного тока преобразуется в импульсный выход

с помощью импульсных модулей. На выходе источника DC

подается емкость 200 мФ, и он заряжается до

до 50 В. Теперь этот конденсатор подает питание на четыре номера. из

импульсных модулей 50 В, 75 А. Следовательно, за один раз от этого конденсатора может подаваться пиковый импульсный ток

300 А с максимальным периодом включения

2 мс.Амплитуда выходного импульса

поддерживается постоянной с помощью источника питания 50 В, 40 А постоянного тока

, который имеет регулирование лучше, чем 0,1%

. Схема этого импульсного источника питания с четырехимпульсными модулями

представлена на рис. 1. Особое внимание было уделено

, чтобы минимизировать длину проводов, чтобы уменьшить индуктивность цепи

для достижения желаемых параметров импульса.

Для этого подключения емкости 200 мФ

к импульсным модулям выполняются медными полосками

вместо медных проводов.Путем минимизации индуктивности цепи

можно минимизировать выброс в выходном импульсе

. Входная емкость поддерживается значительно выше

(200 мФ), чтобы минимизировать спад выходного импульса. Импульсный модуль

содержит IXYS make 100 V, 130 A,

n-канальный переключатель MOSFET (IXTP130N10T), схему драйвера затвора

(Semikron делает SKHI 10/17), свободно вращающийся диод сверхбыстрого восстановления

и нагрузка.Диод свободного хода

не позволяет выходному импульсу идти в отрицательном направлении

_______________________________________________________________________________________________________

Работы поддерживаются лабораторией источников питания RF, подразделение RF Systems,

Центр передовых технологий Раджи Раманна, Индор-452013, Индия.

#[email protected]

Программируемый источник питания постоянного тока Техническая информация

Программируемые блоки питания постоянного тока

Блоки питания постоянного тока

обеспечивают регулируемый выход постоянного тока для питания компонента, модуля или устройства.Хороший источник питания постоянного тока должен обеспечивать стабильное и точное напряжение и ток с минимальным шумом. к любому типу нагрузки: резистивной, индуктивной, с низким сопротивлением, высоким сопротивлением, стационарный или переменный. Насколько хорошо блок питания выполняет эту миссию и где он достигает своих пределов, определены в его спецификациях.

Блоки питания имеют два основных настройки, выходное напряжение и ограничение тока. Как они сочетаются с нагрузкой определяет, как будет работать блок питания.

Большинство блоков питания постоянного тока имеют два режимы работы. В режиме постоянного напряжения (CV) источник питания управляет выходное напряжение в зависимости от настроек пользователя. В режиме постоянного тока (CC), блок питания регулирует ток. Независимо от того, находится ли источник питания в CV или CC режим зависит как от пользовательских настроек, так и от сопротивления нагрузки.

• Режим CV — это типичное рабочее состояние источника питания. Это контролирует напряжение. Выходное напряжение постоянно и определяется настройка напряжения пользователя.Выходной ток определяется импедансом Загрузка.

• Режим CC обычно считается безопасным, но может использоваться в другие способы. В режиме CC выходной ток постоянен и определяется текущий лимит пользователя. Напряжение определяется импедансом нагрузка. Если источник питания находится в режиме CV и его ток превышает пользовательский установка ограничения тока, затем источник питания автоматически переключится на CC режим. Источник питания также может вернуться в режим CV, если ток нагрузки падает ниже установленного предела тока.

Наиболее важными параметрами для любого приложения являются максимальное напряжение, максимальный ток и максимальная мощность, которую может обеспечить блок питания генерировать. Очень важно убедиться, что источник питания может подавать мощность. на требуемых уровнях напряжения и тока. Эти три параметра являются первые спецификации, которые необходимо изучить.

Точность и разрешение

Исторически сложилось так, что источник питания постоянного тока Пользователь повернул потенциометры, чтобы установить выходное напряжение или ток.Сегодня микропроцессоры получать ввод от пользовательского интерфейса или от удаленного интерфейса. А цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) принимает цифровые настройки и преобразует их в аналоговое значение, которое используется в качестве эталона для аналогового регулятора. Значения разрешения и точности настройки определяются качеством это процесс преобразования и регулирования.

Настройки напряжения и тока (иногда называемые пределами или запрограммированными значениями), у каждого есть разрешение и связанные с ними характеристики точности.Разрешение этих настроек определяет минимальное приращение, с которым можно регулировать выход, и точность описывает степень, в которой значение вывода соответствует международные стандарты. Помимо настроек вывода, есть измерения или спецификации обратного чтения, которые не зависят от выходных спецификаций.

Большинство источников питания постоянного тока обеспечивают встроенные измерительные схемы для измерения как напряжения, так и тока. Эти схемы измеряют напряжение и ток, подаваемые источником питания выход.Поскольку схемы считывают напряжение и ток, которые возвращаются в источник питания, измерения, производимые цепями, часто называют считывание значений. Большинство профессиональных источников питания содержат схемы, использующие аналого-цифровые преобразователи, и для этих внутренних инструментов характеристики аналогичны характеристикам цифрового мультиметра. Блок питания отображает измеренные значения на передней панели, а также может передавать их по своему удаленный интерфейс, если он оборудован.

Настройка Точность

Точность настройки определяет, как закрыть регулируемый параметр до его теоретического значения, как определено Международный стандарт.Неопределенность выхода в источнике питания во многом связана с условия ошибки в ЦАП, включая ошибку квантования. Точность настройки составляет испытано путем измерения регулируемой переменной с отслеживаемой точностью измерительная система подключена к выходу блока питания. Параметр точность выражается как: ± (% настройки + смещение)

Например, рассмотрим мощность источник питания с точностью установки напряжения ± (0,03% + 3 мВ). Когда это настроен на выдачу 5 В, погрешность выходного значения составляет (5 В) (0.0003 + 3 мВ) или 4,5 мВ. Точность настройки тока указывается и рассчитывается аналогично.

Настройка Разрешение и разрешение программирования

Установка разрешения самая маленькая изменение настроек напряжения или тока, которые можно выбрать на источнике питания. Этот параметр иногда называют разрешением программирования, если интерфейсная шина, такая как GPIB.

Считывание Точность и разрешение

Точность считывания иногда бывает называется метрической точностью.Он определяет, насколько близки внутренние измеренные значения равны теоретическому значению выходного напряжения (после установки точность составляет применяемый). Как и цифровой мультиметр, он проверяется с помощью отслеживаемого эталона. стандарт. Точность считывания выражается как:

± (% от измеренного значения + смещение)

Разрешение обратного чтения самое маленькое изменение внутреннего измеренного выходного напряжения или тока, которое может различать.

Нагрузка Регулировка (напряжение и ток)

Регулировка нагрузки — это мера способности выходного напряжения или выходного тока, чтобы оставаться постоянным при изменении Загрузка.Выражается как: ± (% настройки + смещение)

линия Регулировка (напряжение и ток)

Линейное регулирование — это мера мощности источник питания для поддержания своего выходного напряжения или выходного тока, пока его линейный вход переменного тока напряжение и частота изменяются во всем допустимом диапазоне. Это выражается как: ± (% настройки + смещение)

Пульсация и шум

Паразитные составляющие переменного тока на выходе источника постоянного тока называются пульсациями и шум или периодическое и случайное отклонение (PARD).Спецификации PARD должны быть указывается с полосой пропускания и должен быть указан как для текущего, так и для Напряжение. Текущий PARD актуален при использовании блока питания в режиме CC, и он часто указывается как среднеквадратичное значение. Поскольку форма PARD неопределенная, напряжение PARD обычно выражается как среднеквадратичное напряжение, которое может дают представление о мощности шума, а также о размахе напряжения, которое может быть актуальным при управлении нагрузками с высоким сопротивлением. Рисунок 2.

Независимо от точности вашего источника питания, вы не можете гарантировать, что запрограммированное выходное напряжение такое же, как и напряжение на Нагрузка DUT.Это связано с тем, что блок питания с двумя выходными клеммами источника регулирует свой выход только на своих выходных клеммах. Однако напряжение у вас регулирование требуется на нагрузке тестируемого устройства, а не на выходе источника питания. терминалы. Источник питания и нагрузка разделены подводящими проводами, имеющими сопротивление, R _Lead, которое определяется длиной провода, проводимость материала проводника и геометрия проводника. Напряжение на нагрузке:

VLoad = VProgrammed — 2 * VLead = VProgrammed — 2 * ILoad * RLead

Если нагрузка требует большого тока, то I _{Нагрузка} высокий и V _Lead легко может составлять несколько десятых вольта, особенно если провода источника питания длинные, как это может быть при автоматизированном тесте стойка.Напряжение на нагрузке может быть на 80-160 мВ ниже желаемого. напряжение (с током от 2 до 4 А по проводу 16 калибра).

Дистанционное зондирование решает проблему падение напряжения в проводах измерительных выводов. Две сенсорные линии соединены между Нагрузка ИУ и цепь измерения напряжения с высоким импедансом в силовой поставлять. Поскольку это цепь с высоким входным сопротивлением, падение напряжения в чувствительных проводов пренебрежимо мало и становится контуром обратной связи для управления мощностью поставлять.

Источники питания с быстрым переходом отклика

Блок питания специального назначения Keithley Series 2300 Источники питания предназначены для поддержания стабильного выходного напряжения в самых сложные условия нагрузки, такие как большие, мгновенные изменения нагрузки генерируется сотовыми телефонами, беспроводными телефонами, мобильными радиостанциями, беспроводными модемами, и другие портативные устройства беспроводной связи. Эти устройства обычно переход от уровней тока в режиме ожидания 100–200 мА к 800–1,5 А, что представляет изменения нагрузки от 800% и выше.Обычный блок питания обычно указывает переходное восстановление при изменении нагрузки на 50%. Кейтли Источники питания Series 2300 определяют переходную реакцию на 1000% -ные изменения нагрузки.

Конюшня Во время быстрых изменений нагрузки

При мобильной связи устройство переходит в состояние передачи полной мощности, выходное напряжение обычный источник питания существенно падает до тех пор, пока его схема управления не сможет реагировать на преходящее. Обычные источники питания уступают стабильности в всевозможные нагрузки от переходных процессов.В результате большое напряжение падение и длительное время восстановления обычного источника питания могут привести к выходу падение напряжения ниже порога низкого напряжения батареи устройства. тест (DUT). ИУ может выключиться во время тестирования и зарегистрировать ложный сбой, влияющие на урожайность и производственные затраты.

Серия 2300 с быстрым переходным процессом блоки питания имеют переходное падение напряжения менее 200 мВ при больших изменения нагрузки, даже с добавленным сопротивлением длинных проводов между источник питания и ТУ.Таким образом, блоки питания Series 2300 сохранят DUT получает питание во всех условиях тестирования и предотвращает ложные отказы. См. Рисунок . 3 .

Точный Четырехпроводные измерения

Для поддержания точного напряжения на нагрузке ИУ серия Источники питания 2300 используют четырехпроводную схему источника, в которой два выхода обеспечивают питание, а две другие линии определяют напряжение непосредственно на ИУ. нагрузка. Измерение напряжения на нагрузке компенсирует любые падения напряжения в течение длительного времени. измерительный провод проходит между источником питания и нагрузкой.Кроме того,

Рисунок 3. Сравнение универсальных отклик источника питания с откликом Keithley Series 2300 fast t ненадежный источник питания.

Источники питания используют широкий диапазон выходной каскад для получения переходного спада низкого напряжения и быстрого переходного процесса время восстановления. См. Рисунок 4 .

Эти типы блоков питания часто Включите методы определения того, разорван ли сенсорный провод. Открытый сенсорный провод прерывает управление обратной связью с источником питания, и неконтролируемый, нестабильный выход может подавать неправильное напряжение на ИУ.Ряд Источники питания 2300 либо возвращаются к внутреннему локальному измерению, либо указывают на ошибку. состояние и выключите выход.

Аккумулятор Эмуляция с переменным выходным сопротивлением

Устройства мобильной связи питаются от батарей, поэтому блоки питания моделей 2302 и 2306 предназначены для чтобы точно имитировать работу аккумулятора. Эти поставки включают функция переменного выходного сопротивления, которая позволяет инженеру-испытателю проверить свой ИУ в реальных условиях эксплуатации.

Кроме того, эти источники питания могут пропускать ток до смоделировать аккумулятор в разряженном состоянии. Таким образом, инженеры-испытатели могут использовать один прибор как для источника ИУ, так и для работы в качестве нагрузки для тестирования зарядки схема управления ИУ и его зарядным устройством.

Модели 2302 и 2306 имеют возможность изменять их выходной импеданс. Это позволяет им моделировать внутреннее сопротивление батареи. Таким образом, реакция напряжения батареи, которая должны поддерживать импульсные токовые нагрузки от портативных устройств, таких как мобильные телефоны можно смоделировать.Это позволяет производителям портативных устройств тестировать свои устройства в самых реалистичных условиях.

При импульсном увеличении тока нагрузки аккумулятор выходное напряжение будет падать в результате изменения тока и заряда батареи. внутреннее сопротивление. Напряжение аккумулятора может упасть (на время импульс) ниже порогового уровня низкого напряжения батареи устройства, и устройство может выключить. Поскольку внутренний импеданс увеличивается по мере разряда батареи, пороговый уровень низкого напряжения может быть достигнут раньше, чем ожидалось, из-за сочетание более низкого напряжения батареи из-за времени разряда и напряжения падение на внутреннем сопротивлении батареи.Следовательно, устройство Срок службы батареи может быть меньше желаемого.

Полное сопротивление батареи должно быть учитывается при оценке времени разговора и ожидания мобильного телефона производительность, потому что уровни напряжения ниже рабочего порога схемы телефонной трубки на периоды от 100 до 200 мкс достаточно для отключения телефон. Это явление распространено в TDMA (множественный доступ с временным разделением каналов). телефоны, такие как мобильные телефоны GSM, где величина высокого и низкого уровни тока во время радиочастотного импульса передачи изменяются в 7 раз. до 10.Разработчикам необходимо смоделировать реальную производительность батареи, чтобы определить соответствующий низкий пороговый уровень заряда батареи. Инженеры-испытатели должны смоделировать фактическая производительность батареи, чтобы проверить, что пороговый уровень низкого напряжения достигнуто при указанном напряжении батареи, а не при более высоком уровне напряжения.

Аккумулятор, имитирующий характеристики моделей 2302 и 2306 может использоваться как для тестирования компонентов, так и для конечных продуктов. Например, характеристики энергопотребления усилителя мощности RF, предназначенного для использования в портативные изделия можно охарактеризовать для работы от аккумулятора источник.Когда батарея разряжается, ее напряжение уменьшается, и ее внутренняя сопротивление увеличивается. РЧ-усилитель потребляет постоянное количество энергии поддерживать требуемую производительность. Таким образом, по мере падения напряжения батареи и внутреннее сопротивление увеличивается, ВЧ-усилитель потребляет все большее количество ток от АКБ.

Как пиковый ток, так и средний рост тока значительно с увеличением внутреннего сопротивления батареи. См. Рисунок 5 . Усилитель мощности RF должен указывать потребляемую мощность.Портативное устройство разработчик должен знать, как усилитель мощности RF работает как батарея разряжается, чтобы разработчик мог выбрать подходящий аккумулятор для убедитесь, что имеется достаточный источник тока и батарея обеспечивает подходящее время работы между заменой или зарядкой.

Математика этого эффекта представлена ниже (см. Также Рисунки 6a и 6b ). Они показывают, что падение напряжения, вызванное импульсным токовые нагрузки могут существенно повлиять на выходное напряжение батареи.

В _{элемент} = идеальный источник напряжения

R _i (t) = Внутренний сопротивление

R _Interconnec = Сопротивление кабелей и подключения к DUT

1) Если Межсоединение R мало по сравнению с R _i (t), и если

2) R _i (t) есть считается относительно постоянным в течение продолжительности импульса, R _i (t) & # 8776; R _и, потом

3) напряжение на ИУ можно выразить как:

Pulse Текущие и слаботочные измерения

Использование обычного (медленного переходного ответ) блок питания для тестирования беспроводных устройств требует наличия большого конденсатор должен быть помещен в схему для стабилизации напряжения во время нагрузки переход.В результате измерения тока нагрузки требуют использования сенсорного резистор и цифровой мультиметр для контроля токов нагрузки. Чувствительный резистор добавляет сопротивление к линии, что еще больше усугубляет проблему падения нагрузки. Пост Кейтли Источники питания с переходной характеристикой исключают необходимость в конденсаторе и включить схему обратного чтения тока источника питания для измерения нагрузки токи. См. Рисунок 7 .

Опыт компании Keithley в области слабого тока позволяет измерять токи сна с точностью до 0.Разрешение 1 мкА. Эти расходные материалы также могут измерять импульсы тока нагрузки от цифровых передающих устройств. Токовые импульсы как короткие как 60 мкс может быть захвачено.

Основные характеристики регулируемого импульсного блока питания

Принцип работы импульсного блока питания

Преимущества импульсных блоков питания перед линейными

Применение регулируемых импульсных блоков питания

Выбор регулируемого импульсного блока питания

Особенности эксплуатации импульсных блоков питания

Сравнение популярных моделей регулируемых импульсных блоков питания

Заключение

Регулируемый мощный импульсный БП на 60 В 40 А

Схема принципиальная ИБП на 2 кВт

Катушки импульсного БП

Замена деталей ИБП

Схема лабораторного импульсного блока питания на микросхеме IR2153

Регулируемый импульсный блок питания для лаборатории

Регулируемый блок питания для начинающих. 30 В 5 А

Схема источника питания,блока питания,импульсного, и зарядные устройства

Импульсные блоки питания своими руками

Пошаговая инструкция

Проверка

Достоинства и недостатки

Устройство и особенности работы

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

со схемой тактовых импульсов

Импульсно-регулируемые источники питания | Конструкция станка

Импульсный источник питания | Оборудование для производства полупроводников

Характеристики продукта

Технические характеристики

Спецификация импульсного источника питания

Спецификация импульсного блока питания для испытаний

Новый продукт

Приложения и решения

Эксимерный лазер

Характеристики используемого импульсного блока питания

Импульсный блок питания для источника света EUV

Характеристики используемого импульсного блока питания

Импульсный источник питания системы предотвращения распространения цветения воды

Характеристики используемого импульсного блока питания

Конфигурация системы

Пример принципиальной блок-схемы системы импульсного питания

Пример конфигурации системы импульсного питания

Пример конфигурации главной цепи

Зарядное устройство

Блок генерации импульсов

Двухтактный импульсный источник питания

Рис. 3.4.1 Блок-схема двухтактного ИИП

Двухтактный SMPS

Первичный контур.

Вторичный контур

Описание цепи

Рис. 3.4.3 UC3524N (деталь детали)

Широтно-импульсный модулятор

Рис. 3.4.4 Форма волны UC3524N и первичной обмотки трансформатора

Цепи переключения мощности

Рис. 3.4.5 Ускорение включения выключателя питания

Вторичный контур

Рис. 3.4.6 Типичный высокочастотный трансформатор

Ограничение тока

(PDF) ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ 50 В, 300 А ДЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Программируемый источник питания постоянного тока Техническая информация

Программируемые блоки питания постоянного тока

Точность и разрешение

Настройка Точность

Настройка Разрешение и разрешение программирования

Считывание Точность и разрешение

Нагрузка Регулировка (напряжение и ток)

линия Регулировка (напряжение и ток)

Пульсация и шум

Источники питания с быстрым переходом отклика

Конюшня Во время быстрых изменений нагрузки

Точный Четырехпроводные измерения

Аккумулятор Эмуляция с переменным выходным сопротивлением

Pulse Текущие и слаботочные измерения

Похожие записи

Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя

Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка

Электросхема ваз 2105 инжектор. Электросхема ВАЗ 2105: особенности, устройство и основные неисправности

Добавить комментарий Отменить ответ