РазноеПростая схема блока питания – Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым

Простая схема блока питания – Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым

БЛОК ПИТАНИЯ НАЧИНАЮЩЕГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ

   Если вы делаете первые шаги в таком увлекательном хобби, как радиолюбительство, то без регулируемого БП не обойтись никак. При сборке и отладке какого-либо устройства, собираемого радиолюбителем, всегда возникает вопрос от чего его запитать. Здесь выбор небольшой, либо блок питания, либо элементы питания (батарейки). В свое время для этих целей мной был приобретен китайский адаптер с переключателем напряжения на выходе от 1,5 до 12 вольт, но и он оказался не совсем удобен в радиолюбительской практике. Стал искать схему устройства, в котором можно было бы плавно регулировать напряжение на выходе, и на одном из сайтов нашел следующую схему БП:


Регулируемый блок питания — электрическая схема

   Номиналы деталей в схеме:

 Т1 Трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 12-14 вольт.
 VD1 КЦ405Б
 С1 2000 мкФх25 вольт
 R1 470 Ом
 R2 10 кОм
 R3 1 кОм
 D1 Д814Д
 VT1 КТ315
 VT2 КТ817

   В своем блоке питания взял некоторые другие детали, а конкретно — заменил транзистор кт817 на кт805, просто потому что он у меня уже был и к тому же шел сразу с радиатором. У него можно было удобно подпаяться к выводам с тем, чтобы подключить его впоследствии к плате навесным монтажем. Если есть потребность собрать такой блок питания на большую мощность, нужно взять трансформатор также на 12-14 вольт и соответственно диодный мост тоже на большую мощность. В этом случае потребуется увеличить и площадь радиатора. Я взял, как и было указано на схеме,

КЦ405Б. Если требуется, чтобы напряжение регулировалось не от 11,5 вольт до нуля, а выше, нужно подобрать стабилитрон на нужное напряжение и транзисторы с более высоким рабочим напряжением. Трансформатор, разумеется, также должен выдавать на вторичной обмотке более высокое напряжение хотя бы на 3-5 вольт. Подбирать детали придется экспериментально. Мною была разведена печатная плата для этого блока питания:

печатная плата для этого блока питания


   В этом устройстве регулировка напряжения на выходе осуществляется вращением ручки переменного резистора. Сам реостат не стал впаивать в плату, а прикрепил к верхней крышке устройства и подключил к плате навесным монтажем. На плате подключаемые выводы переменного резистора обозначены как R2.1, R2.2, R2.3. Если напряжение регулируется при вращении ручки не слева (минимум) направо (максимум), нужно поменять местами крайние выводы переменного резистора. На плате + и – обозначены плюс и минус выхода. Для точности измерения тестером при установке нужного напряжения нужно добавить резистор на 1 кОм между плюсом и минусом выхода. На схеме он не указан, на моей печатной плате предусмотрен. Для тех, у кого остались запасы старых транзисторов, могу предложить такой вариант регулируемого блока питания:


Регулируемый блок питания на старых деталях — схема

   В моем блоке питания установлены предохранитель, клавишный выключатель, и индикация включения на неоновой лампе, подключено все это навесным монтажем. Для подачи питания к собираемому устройству удобно пользоваться зажимами «крокодил” с изоляцией. Они подключаются к блоку питания с помощью лабораторных зажимов, в которые также сверху можно воткнуть щупы от тестера. Это удобно когда нужно кратковременно подать питание в схему, а «крокодилами” подключиться некуда, например, при ремонте, коснувшись контактов на плате кончиками щупов. Фото готового устройства на рисунке ниже:

БЛОК ПИТАНИЯ НАЧИНАЮЩЕГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ

   Этот блок питания работает у меня уже несколько лет, проблем в работе выявлено не было. Печатная плата для программы
sprint layout
прикреплена в файле. Автор статьи: AKV.

   Форум по РБП

   Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ НАЧИНАЮЩЕГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ


radioskot.ru

Самодельный регулируемый блок питания от 0 до 14 Вольт

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. У каждого радиолюбителя, в его домашней лаборатории, обязательно должен быть регулируемый блок питания, позволяющий выдавать постоянное напряжение от 0 до 14 Вольт при токе нагрузки до 500mA. Причем такой блок питания должен обеспечивать защиту от короткого замыкания на выходе, чтобы не «сжечь» проверяемую или ремонтируемую конструкцию, и не выйти из строя самому.

Эта статья, в первую очередь, рассчитана на начинающих радиолюбителей, а идею написания этой статьи подсказал Кирилл Г. За что ему отдельное спасибо.

Внешний вид самодельного регулируемого блока питания

Предлагаю Вашему вниманию схему простого регулируемого блока питания, который был собран мной еще в 80-е годы (в то время, я учился в 8 классе), а схема была взята из приложения к журналу «Юный Техник» №10 за 1985 год. Схема немного отличается от оригинала изменением некоторых германиевых деталей на кремниевые.

Схема регулируемого блока питания

Как видите, схема простая и не содержит дорогих деталей. Рассмотрим ее работу.

1. Принципиальная схема блока питания.

Включается блок питания в розетку при помощи двухполюсной вилки ХР1. При включении выключателя SA1 напряжение 220В подается на первичную обмотку (I) понижающего трансформатора Т1.

Трансформатор Т1 понижает сетевое напряжение до 1417 Вольт. Это напряжение, снимаемое со вторичной обмотки (II) трансформатора, выпрямляется диодами VD1VD4, включенными по мостовой схеме, и сглаживается фильтрующим конденсатором С1. Если не будет конденсатора, то при питании приемника или усилителя в динамиках будет слышен фон переменного тока.

Диоды VD1VD4 и конденсатор С1 образуют выпрямитель, с выхода которого постоянное напряжение поступает на вход стабилизатора напряжения, состоящего из нескольких цепей:

1. R1, VD5, VT1;
2. R2, VD6, R3;
3. VT2, VT3, R4.

Резистор R2 и стабилитрон VD6 образуют параметрический стабилизатор и стабилизируют напряжение на переменном резисторе R3, который включен параллельно стабилитрону. С помощью этого резистора устанавливают напряжение на выходе блока питания.

На переменном резисторе R3 поддерживается постоянное напряжение, равное напряжению стабилизации Uст данного стабилитрона.

Когда движок переменного резистора находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, транзистор VT2 закрыт, так как напряжение на его базе (относительно эмиттера) равно нулю, соответственно, и мощный транзистор VT3 тоже закрыт.

При закрытом транзисторе VT3 сопротивление его перехода коллектор-эмиттер достигает нескольких десятков мегаом, и практически все напряжение выпрямителя

падает на этом переходе. Поэтому на выходе блока питания (зажимы ХТ1 и ХТ2) напряжения не будет.

Когда же транзистор VT3 открыт, и сопротивление перехода коллектор-эмиттер составляет всего несколько Ом, то практически все напряжение выпрямителя поступает на выход блока питания.

Так вот. По мере перемещения движка переменного резистора вверх, на базу транзистора VT2 будет поступать отпирающее отрицательное напряжение, и в его эмиттерной цепи (БЭ) потечет ток. Одновременно, напряжение с его нагрузочного резистора R4 подается непосредственно на базу мощного транзистора VT3, и на выходе блока питания появится напряжение.

Чем больше отрицательное отпирающее напряжение на базе транзистора VT2, тем больше открываются оба транзистора, тем

большее напряжение на выходе блока питания.

Наибольшее напряжение на выходе блока питания будет почти равно напряжению стабилизации Uст стабилитрона VD6.

Резистор R5 имитирует нагрузку блока питания, когда к зажимам ХТ1 и ХТ2 ничего не подключено. Для контроля выходного напряжения предусмотрен вольтметр, составленный из миллиамперметра и добавочного резистора R6.

На транзисторе VT1, диоде VD5 и резисторе R1 собран узел защиты от короткого замыкания между гнездами ХТ1 и ХТ2. Резистор R1 и прямое сопротивление диода VD5 образуют делитель напряжения, к которому своей базой подключен транзистор VT1. В рабочем состоянии транзистор VT1 закрыт положительным (относительно эмиттера) напряжением смещения на его базе.

При коротком замыкании на выходе блока питания

эмиттер транзистора VT1 окажется соединенным с анодом диода VD5, и на его базе (относительно эмиттера) появится отрицательное напряжение смещения (падение напряжения на диоде VD5). Транзистор VT1 откроется, и участком коллектор-эмиттер зашунтирует стабилитрон VD6. В результате этого транзисторы VT2 и VT3 окажутся закрытыми. Сопротивление участка коллектор-эмиттер регулирующего транзистора VT3 резко возрастет, напряжение на выходе блока питания упадет почти до нуля, и через цепь короткого замыкания потечет настолько малый ток, что он не причинит вреда деталям блока. Как только короткое замыкание будет устранено, транзистор VT1 закроется и напряжение на выходе блока восстановится.

2. Детали.

В блоке питания использованы самые распространенные детали. Понижающий трансформатор

Т1 можно использовать любой, обеспечивающий на вторичной обмотке переменное напряжение 14 – 18 Вольт при токе нагрузки 0,4 – 0,6 Ампер.

Детали блока питания

В оригинале статьи используется готовый трансформатор от кадровой развертки Советских телевизоров — типа ТВК-110ЛМ.

Диоды VD1 – VD4 могут быть из серии 1N40011N4007. Также подойдут диоды, рассчитанные на обратное напряжение не менее 50 Вольт при токе нагрузки не менее 0,6 Ампер.
Диод VD5 желательно германиевый из серии Д226, Д7 — с любым буквенным индексом.

Диоды и стабилитрон

Электролитический конденсатор любого типа, на напряжение не менее 25 Вольт. Если не будет одного с емкостью 2200 микрофарад, то его можно составить из двух по 1000 микрофарад, или четырех по 500 микрофарад.

Электролитический конденсатор

Постоянные резисторы используются отечественного МЛТ-0,5, или импортного производства мощностью 0,5 Ватт. Переменный резистор номиналом 5 – 10 кОм.

Резисторы

Транзисторы VT1 и VT2 германиевые — любые из серии МП39 – МП42 с любым буквенным индексом.

Цоколевка транзисторов МП39 - МП42

Транзистор VT3 – из серии КТ814, КТ816 с любым буквенным индексом. Этот мощный транзистор обязательно устанавливается на радиатор.

Цоколевка транзисторов серии КТ814 - КТ817

Радиатор можно использовать самодельный, сделанный из пластины алюминия толщиной 3 – 5см и размером около 60х60мм.

Стабилитрон VD6 будем подбирать, так как у них идет большой разброс по напряжению стабилизации Uст. Возможно, даже придется составить из двух. Но это уже при наладке.

Вот основные параметры стабилитронов серии Д814 А-Д:

Параметры стабилитронов серии Д814 А-Д

Миллиамперметр используйте такой, какой у Вас есть. Можно использовать индикаторы от старых приемников и магнитофонов. Одним словом – ставьте что есть. А можно даже вообще обойтись без прибора.

На этом хочу закончить. А Вы, если заинтересовала схема, подбирайте детали.
В следующей части начнем рисовать и делать печатную плату с нуля, возможно, распаяем на ней детали.
Удачи!

sesaga.ru

САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

   Всем радиолюбителям привет, в этой статье хочу представить вам блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 12 вольт. На нем очень легко выставить нужное напряжение, даже в милливольтах. Схема не содержит никаких покупных деталей — всё это можно вытащить из старой техники, как импортной, так и советской.


Принципиальная схема БП (уменьшенная)

   Корпус изготовлен из дерева, в середине прикручен трансформатор на 12 вольт, конденсатор на 1000 мкФ х 25 вольт и плата, которая регулирует напряжение. 

Как сделать БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

   Конденсатор С2 нужно брать с большой емкостью, например чтобы подключать к блоку питания усилитель и чтобы напряжение не проваливалось на низких частотах. 

Корпус из дерева на САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

   Транзистор VT2 лучше установить на небольшой радиатор. Потому что при длительной работе он может нагреться и сгореть, у меня уже 2 штуки сгорело, пока не поставил приличный по размерам радиатор. 

САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 0 12 В

   Резистор R1 можно ставить постоянный он большой роли не играет. Сверху на корпусе есть переменный резистор, которым регулируется напряжение, и красный светодиод, который показывает есть ли напряжение на выходе БП. 

САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12 В

   На выходе устройства, чтобы постоянно не прикручивать проводки к чему-нибудь, я припаял крокодильчики — с ними очень удобно. Схема не требует никаких настроек и работает надёжно и стабильно, ее действительно может сделать любой радиолюбитель. Спасибо за внимание, всем удачи! Автор: Игорь.

   Форум по схемам простейших БП

   Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В


radioskot.ru

МОЩНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

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

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

Имеет 3 вида защиты, если так можно назвать:

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

Вот плата управления, основанная на LM324D.

плата управления на LM324D

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

плата управления на LM324D

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

плата управления на LM324D

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

плата управления на LM324D

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

плата управления на LM324D

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

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

   Форум по ИП

   Обсудить статью МОЩНЫЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ


radioskot.ru

ПРОСТОЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ATX

   С чего начинается Родина… То есть я хотел сказать с чего начинается любое радиоэлектронное устройство, будь то сигнализация или ламповый усилитель — конечно с источника питания. И чем значительнее ток потребления девайса, тем мощнее требуется трансформатор в его БП. Но если приборы изготавливаем часто, то никаких запасов трансформаторов нам не хватит. А если ходить покупать на радиобазаре то учтите, что в последнее время стоимость такого трансформатора превысила все разумные пределы — за средний стоваттник требуют около 10уе! 

блок питания ATX

   Но выход всё-же есть. Это обычный, стандартный блок питания ATX от любого, даже самого простого и древнего компьютера. Несмотря на дешевизну таких БП (бэушный можно найти по фирмам и за 5уе), они обеспечивают очень приличный ток и универсальные напряжения. По линии +12В — 10А, по линии -12В — 1А, по линии 5В — 12А и по линии 3,3В — 15А. Конечно указанные значения не точные, и могут несколько отличаться в зависимости от конкретной модели БП ATX.

блок питания ATX плата с деталями внутри

   Вот как раз недавно я и делал одну интересную вещь — музыкальный центр из цифровой автомагнитолы и корпуса от небольшой колонки. Всё бы хорошо, да вот учитывая приличную мощность усилителя НЧ, ток потребления центра в пиках басов достигал 8А. И даже попытка установить на питание 100 ваттный трансформатор с 4-х амперными вторичками нормального результата не дал: мало того, что на басах напряжение проваливалось на 3-4 вольта (что было хорошо заметно по затуханию ламп подсветки передней панели магнитолы), так ещё и от фона 50Гц никак не удавалось избавиться. Хоть 20000 микрофарад ставь, хоть экранируй всё, что можно.

извлечение из корпуса блока питания ATX

вид на дорожки схемы блока питания

   А тут как раз на счастье, сгорел старый системник на работе. Но блок питания ATX ещё рабочий. Вот и приткнём его для магнитолы. Хотя по паспорту автомагнитолы и ихние усилители питаются напряжением 12В, но мы то знаем, что гораздо мощнее она будет звучать если подать на неё 15-17В. По крайней мере за всю мою историю ещё ни один ресивер не сгорел от лишних 5-ти вольт.

напряжения выхода в блоке питания ATX

   Так как в имеющемся БП ATX напряжение 12-ти вольтовой шины было всего чуть больше 10В (может потому и не работал системник? Поздно.), будем поднимать его изменением управляющего напряжения на 2-м выводе TL494. Принципиальную схему компьютерного блока питания смотрите тут.

резистор управления напряжением блока питания ATX

   Проще говоря поменяем резистор или вообще впаяем его на дорожки другого номинала. Ставлю два килоома и вот 10,5В превращаются в 17. Надо меньше? — Увеличиваем сопротивление. Стартуется компьютерный блок питания замыканием зелёного провода на любой чёрный.

как стартонуть компьютерный блок питания ATX

лишние провода из блока питания ATX

   Так как места в корпусе будущего музыкального центра не много — вытаскиваем плату импульсного блока питания ATX из родного корпуса (коробочка пригодится для моего будущего проекта), и тем самым уменьшаем габариты БП в два раза. И не забываем перепаять конденсатор фильтра в БП на более высокое напряжение, а то мало ли что…

блок питания ATX замена конденсатора

свободный металлический корпус с разъёмами и кулером


   А кулер? — Спросит внимательный и сообразительный радиолюбитель. Он нам не нужен. Эксперименты показали, что при токе 5А 17В в течении часа работы магнитолы на максимальной громкости (за соседей не беспокойтесь — два резистора 4 Ома 25 ватт), радиатор диодов был немного тёплый, а транзисторов — почти холодный. Так что нагрузку до 100 ватт такой БП ATX будет держать без проблем.

   Форум по блокам питания

   Обсудить статью ПРОСТОЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ATX


radioskot.ru

Импульсный блок питания своими руками: принцип работы, схемы

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой  пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

  1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
  2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БПУпрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Структурная схема импульсного блока питанияРисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

  • Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
  • Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
  • На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
  • Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

Пример миниатюрных импульсных БППример миниатюрных импульсных БП
  • Далее вступает в работу выходной выпрямитель, поскольку он работает с высокочастотным напряжением, для процесса необходимы быстродействующие полупроводниковые элементы, поэтому для этой цели применяют диоды Шоттки.
  • На завершавшей фазе производится сглаживание на выгодном фильтре, после чего напряжение подается на нагрузку.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

  • частотно-импульсным;
  • фазо-импульсным;
  • широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.

Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналовСтруктурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов

Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется UП пилообразной формы, поступающее на вход компаратора КШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал UУС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности UП (опорное напряжение) и UРС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал UУС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (UOUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала UРС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.



Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

  • Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
  • Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
  • Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
  • Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
  • Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

  • различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БПЗарядки и внешние БП
  • внешние блоки питания;
  • электронный балласт для осветительных приборов;
  • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.
Импульсный модуль питания монитораИмпульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.

Принципиальная схема импульсного БППринципиальная схема импульсного БП

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 — 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
  • Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
  • Транзистор VT1 – KT872A.
  • Стабилизатор напряжения D1 — микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
  • Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
  • Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

www.asutpp.ru

Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Собираем первые устройства >

Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая

Ага, все-таки зашел? Что, любопытство замучило? Но я очень рад. Нет, правда. Располагайся поудобнее, сейчас мы вместе произведем некоторые нехитрые расчеты, которые нужны, чтобы сварганить тот блок питания, который мы уже сделали в первой части статьи. Хотя надо сказать, что эти расчеты могут пригодиться и в более сложных схемах.

Итак, наш блок питания состоит из двух основных узлов — это выпрямитель, состоящий из трансформатора, выпрямительных диодов и конденсатора и стабилизатор, состоящий из всего остального. Как настоящие индейцы, начнем, пожалуй, с конца и рассчитаем сначала стабилизатор.

Схема стабилизатора показана на рисунке.

Это, так называемый параметрический стабилизатор. Состоит он из двух частей:
1 — сам стабилизатор на стабилитроне D с балластным резистором Rб
2 — эмиттерный повторитель на транзисторе VT.

Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор, а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору. Он играет роль как бы усилителя или если угодно — умощителя.

Два основных параметра нашего блока питания — напряжение на выходе и максимальный ток нагрузки. Назовем их:
Uвых — это напряжение
и
Imax — это ток.

Для блока питания, который мы отгрохали в прошлой части, Uвых = 14 Вольт, а Imax = 1 Ампер.

Сначала нам необходимо определить какое напряжение Uвх мы должны подать на стабилизатор, чтобы на выходе получить необходимое Uвых.
Это напряжение определяется по формуле:

Uвх = Uвых + 3

Откуда взялась цифра 3? Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT. Таким образом, для работы нашего стабилизатора на его вход мы должны подать не менее 17 вольт.

Едем дальше.

Определим, какой нам нужен транзистор VT. Для этого нам надо определить, какую мощность он будет рассеивать.

Считаем:

Pmax=1.3(Uвх-Uвых)Imax

Тут надо учесть один момент. Для расчета мы взяли максимальное выходное напряжение блока питания. Однако, в данном расчете, надо наоборот брать минимальное напряжение, которое выдает БП. А оно, в нашем случае, составляет 1,5 вольта. Если этого не сделать, то транзистор может накрыться медным тазом, поскольку максимальная мощность будет рассчитана неверно.
Смотри сам:

Если мы берем Uвых=14 вольтам, то получаем Pmax=1.3*(17-14)*1=3.9 Вт.
А если мы примем Uвых=1.5 вольта, то Pmax=1.3*(17-1.5)*1=20,15 Вт

То есть, если бы не учли этого, то получилось бы, что расчетная мощность в ПЯТЬ раз меньше реальной. Разумеется, транзистору это сильно не понравилось бы.

Ну вот, теперь лезем в справочник и выбираем себе транзистор.
Помимо только что полученной мощности, надо учесть, что предельное напряжение между эмиттером и коллектором должно быть больше Uвх, а максимальный ток коллектора должен быть больше Imax. Я выбрал КТ817 — вполне приличный транзистор…

Фу, ну вроде с этим справились. Пошли дальше.

Сначала определим максимальный ток базы свежевыбранного транзистора ( а ты как думал? в нашем жестоком мире потребляют все — даже базы транзисторов).

Iб max=Imax / h31Э min

h31Э min — это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берется он из справочника Если там указаны пределы этого параметра — что то типа 30…40, то берется самый маленький. Ну, у меня в справочнике написано только одно число — 25, с ним и будем считать, а что еще остается?

Iб max=1/25=0.04 А (или 40 мА). Не мало.

Ну давайте будем теперь искать стабилитрон.
Искать его надо по двум параметрам — напряжению стабилизации и току стабилизации.

Напряжение стабилизации должно быть равно максимальному выходному напряжению блока питания, то есть 14 вольтам, а ток — не менее 40 мА, то есть тому, что мы посчитали.
Полезли опять в справочник…

По напряжению нам страшно подходит стабилитрон Д814Д, к тому же он у меня был под рукой. Но вот ток стабилизации… 5 мА нам никак не годится. Чего делать будем? Будем уменьшать ток базы выходного транзистора. А для этого добавим в схему еще один транзистор. Смотрим на рисунок. Мы добавили в схему транзистор VT2. Сия операция позволяет нам снизить нагрузку на стабилитрон в h31Э раз. h31Э, разумеется, того транзистора, который мы только что добавили в схему. Особо не думая, я взял из кучи железок КТ315. Его минимальный h31Э равен 30, то есть мы можем уменьшить ток до 40/30=1.33 мА, что нам вполне подходит.

Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора Rб.

Rб=(Uвх-Uст)/(Iб max+Iст min)

где Uст — напряжение стабилизации стабилитрона,
Iст min — ток стабилизации стабилитрона.

Rб = (17-14)/((1.33+5)/1000) = 470 Ом.

Теперь определим мощность этого резистора

Prб=(Uвх-Uст)2/Rб.

То есть

Prб=(17-14)2/470=0,02 Вт.

Собственно и все. Таким образом, из исходных данных — выходного напряжения и тока, мы получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.

Однако не расслабляемся — нас еще ждет выпрямитель. Уж считать так считать, я так считаю (каламбур однако).

Итак, смотрим на схему выпрямителя.

Ну, тут все проще и почти на пальцах. Учитывая то, что мы знаем, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор — 17 вольт, вычислим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Для этого пойдем, как и в начале — с хвоста. Итак, после конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 17 вольт.

Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41 раза, получаем, что после выпрямительного моста у нас должно получиться 17/1,41=12 вольт.
Теперь учтем, что на выпрямительном мосту мы теряем порядка 1,5-2 вольт, следовательно, напряжение на вторичной обмотке должно быть 12+2=14 вольт. Вполне может случится так, что такого трансформатора не найдется, не страшно — в данном случае можно применить трансформатор с напряжением на вторичной обмотке от 13 до 16 вольт.

Едем дальше. Определим емкость конденсатора фильтра.

Cф=3200Iн/UнKн

где Iн — максимальный ток нагрузки,
Uн — напряжение на нагрузке,
Kн — коэффициент пульсаций.

В нашем случае
Iн = 1 Ампер,
Uн=17 вольтам,
Kн=0,01.

Cф=3200*1/14*0,01=18823.

Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, мы можем уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз. То есть 2000 мкФ будет вполне достаточно.

Осталось выбрать выпрямительные диоды или диодный мост.

Для этого нам надо знать два основных параметра — максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.

Необходимое максимальное обратное напряжение считается так

Uобр max=2Uн, то есть Uобр max=2*17=34 Вольта.

А максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Ну а для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку.

Ну вот вроде бы и все про выпрямители и параметрические стабилизаторы.
Впереди у нас стабилизатор для самых ленивых — на интегральной микросхеме и стабилизатор для самых трудолюбивых — компенсационный стабилизатор.

<<—Часть 1—-Часть 3—>>


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о