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:
- Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
- 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.
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.
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.
Рисунок 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.
- 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.
Алгоритм работы устройства следующий:
Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется U П пилообразной формы, поступающее на вход компаратора К ШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал U УС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности U П (опорное напряжение) и U РС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал U УС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (U OUT).
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 U РС, 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:
Собираем импульсный БП своими руками
Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.
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.
О том, насколько остро нуждаются ремонтники и радиолюбители в лабораторных блоках питания для своих мастерских, свидетельствует неуклонно возрастающий спрос на эти изделия. Поскольку на практике нередко требуется наличие нескольких блоков питания, а цены на готовые изделия слишком высокие, не говоря уже о дефицитности лабораторных блоков питания , то выгодно заниматься самостоятельным изготовлением таких блоков питания.
В данной статье рассматривается весьма простая и доступная в повторении конструкция блока питания, не содержащая дефицитных или дорогостоящих комплектующих, что позволяет изготовить ее любому радиолюбителю. Наличие в этом блоке питания функции стабилизации тока в нагрузке серьезно расширяет возможности использования его на практике. Причем не только при ремонтных и лабораторных работах, но и зарядке самых различных аккумуляторов. Если же учесть, что в рассматриваемом блоке питания предусмотрена возможность плавной регулировки стабилизируемого тока в нагрузке (от минимального значения и до максимума), то сфера использования этого БП становится весьма обширной.
Усложненная схемотехника большинства современных блоков питания (БП) препятствует ее практическому воплощению, поскольку при ее реализации требуются затраты времени и материальных средств, а это в наше время является едва ли не основными факторами, препятствующими самостоятельному изготовлению сложных конструкций. Данная же конструкция не требует больших затрат.
Схема стабилизатора напряжений (СН) может работать, как в режиме стабилизации напряжения, так и в режиме стабилизации тока.
Выходное стабилизированное напряжение устанавливается в пределах 0…18 В. выходной стабилизируемый ток (в режиме стабилизации тока) устанавливается в пределах 0 … 14 А) .
Основной недостаток многих схем со стабилизацией тока, заключается в том, что после отключения СН от электросети на выходе появляется постоянное напряжение, близкое по значению к входному напряжению СН! И пока разряжается (через нагрузку СН) батарея оксидных конденсаторов мостового выпрямителя СН, неизвестно, что может произойти в аппаратуре, подключенной к выходу такого БП. Самое неприятное заключается в том, что ни об этом негативном явлении, ни о возможных вариантах устранения этого недостатка нет даже упоминания. В схеме данного СН предложен схемотехнический вариант решения этой проблемы.
При разработке данной конструкции учитывались следующие принципы:
1. Не следует стремиться усложнять схемы своих конструкций, если не забывать о возможных ремонтных работах, которые, рано или поздно, все равно предстоит осуществлять.
2. Лучше потратиться на приобретение более современных комплектующих, если они упрощают конструкцию блока питания нежели мучиться с изготовлением сложных конструкций БП на большом количестве комплектующих.
3. Есть смысл в изготовлении нескольких экземпляров БП, даже если в обозримом будущем они и не потребуются. Как минимум, нужно иметь несколько БП, изготовленных на разные выходные токи и напряжения. Повсеместная эксплуатация одного мощного блока питания приводит к его ускоренному выходу из строя.
Схема блока питания
Учитывая выше изложенное, была разработана схема, на основе которой можно изготовлять блоки питания различной мощности. Схема рассматриваемого СН приведена на рис.1. Основой данного СН является операционный усилитель (ОУ) типа LM358N.
Эти ОУ стали весьма распространены благодаря их способности работать в в особом режиме при однополярном питающем напряжении. Не в последнюю очередь распространению данных ОУ способствовало повсеместное их применение и в самых разных конструкциях малогабаритных цифровых мультиметров.
Собственно стабилизатор напряжения выполнен на половинке данного ОУ DA1. 1. На втором ОУ DA1.2 выполнена защита по выходному току СН.
Рассмотрим назначение основных элементов схемы и особенности номиналов некоторых ее деталей. Как видно из рис.1, питание ОУ осуществлено непосредственно от одного общего выпрямителя блока питания. Благодаря использованию данного типа ОУ удалось избежать усложнения схемы СН в целом. То есть, за счет отсутствия в необходимом отрицательном (относительно общей шины питания) источнике напряжения для питания ОУ удалось дополнительно упростить схему СН. Благодаря применению программируемого (прецизионного) стабилитрона (микросхемы) типа TL431 удалось упростить и схему источника опорного напряжения (ИОН). Оказалось возможным отказаться и от каких-либо генераторов стабильного тока (ГСТ), питающих этот стабилитрон.
Опорное напряжение снимается с ИОН, выполненного на ИМС типа TL431 (VD1) и с движка переменного резистора R4, являющегося регулятором выходного напряжения СН, поступает на неинвертирующий вход ОУ DA1. 1. На инвертирующий вход (вывод 2 ОУ) DA1.1 подается часть выходного напряжения, которая снимается с резисторного делителя напряжения R8R6.
С этого же ИОН напряжение снимается и на узел электронной защиты СН, который выполнен на второй половине LM358N (DA1.2) и через резисторный делитель напряжения R11R14 подается на переменный резистор R12, который является регулятором для установки требуемого значения максимального выходного тока СН.
Таким образом, входы данного ОУ подключены к мощному резистору R17, являющемуся датчиком тока для защитного узла СН. От величины напряжения на движке переменного резистора R12 и от сопротивления резистора R17 зависит величина тока ограничения СН (выходного стабильного тока СН).
Чем больше значение этого напряжения и чем меньше сопротивление резистора датчика тока R17, тем больше будет и величина выходного тока СН.
Схема на ОУ DA1.2 представляет собой компаратор напряжения, сравнивающий опорное напряжение на движке переменного резистора R12 с падением напряжения на датчике тока - R17. Если точнее, то компаратор сравнивает эти напряжения по величине, и в зависимости от того, какое из напряжений больше по величине, изменяется и величина напряжения на выходе этого ОУ. Когда выходной ток ниже порога срабатывания компаратора (в зависимости от положения движка резистора R12), то напряжение на инвертирующем входе ОУ меньше, чем на резисторе R17, а значит, и на неинвертирующем входе ОУ. На выходе ОУ при этом низкое напряжение (не более 0,1…О,2 В), недостаточное для открывания транзисторов VT3 и VT4. При этом светодиод HL1, являющийся индикатором срабатывания узла защиты, не светится и защита не оказывает никакого влияния на ограничение выходного тока СН.
Как только напряжение на датчике тока R17 превысит величину напряжения на инвертирующем входе ОУ (ориентировочно на значение напряжения смещения ОУ) , компаратор изменит свое состояние и на его выходе появится большое напряжение, приближающееся по величине к питающему напряжению ОУ (за вычетом примерно 1,5В). Включится защитный транзистор VT3 и своим открытым переходом коллектор-эмиттер замкнет точку соединения резисторов R9 R10 на общий провод схемы СН. База мощного составного транзистора VT1-VT2 оказывается обесточенной и подключенной к общему проводу СН. Поскольку эмиттер VT2, так или иначе, (при помощи внешней нагрузки СН или посредством генератора стабильного тока на транзисторе VT5) уже соединен с общим проводом схемы СН, то составной транзистор принудительно закрывается. В зависимости от ситуации (нагрузки СН), от величины выходного тока и напряжения, на выходе получается режим стабилизации напряжения или режим стабилизации (ограничения) тока.
Как видно из схемы, лишь некоторые типы ОУ смогут нормально работать в подобном режиме с однополярным питающим напряжением, поскольку обычному ОУ потребуется установка «средней точки» питающего напряжения на его входах, что непременно приведет к появлению на выходе ОУ около половины напряжения его питания. Это, в свою очередь, нарушит функционирование защиты в целом. Очевидно, что приспособить обычный ОУ в данной схеме проще всего, применив для него двуполярное напряжение питания.
При однополярном питании могут работать еще такие ОУ, как, например, LM324N. В одном корпусе этого ОУ размещено четыре ОУ. Согласно источнику , внутренняя схемотехника рассматриваемых ОУ схожа. На LM324N также можно пробовать собирать данный СН по схеме рис.1. Основное требование к ОУ в схеме компаратора DA1.2 заключается в том, чтобы на его выходе было минимальное напряжение, когда защита не включена. В принципе, аналогичные требования выдвигаются и в отношении ОУ самого СН DA1.1. Только выполнив данное требование, можно обеспечить надежное запирание защитного транзистора VT3. Здесь уместны очень важные комментарии.
Настоящие «подводные камни» ожидают нас в процессе приобретения зарубежных комплектующих, в том числе и с ИМС типа LM358N, где дефекты могут быть самыми разнообразными. Многие дефекты этих ОУ проявляются лишь после их установки в рабочую конструкцию. Если же проводятся эксперименты с такими экземплярами LM358N, то Зачастую неудачи при макетировании (практическом конструировании) люди списывают на иные факты, например на «сырую» (несовершенную) схемотехнику в используемых конструкциях. А на самом деле использованный экземпляр LM358N имел «скрытый» дефект и просто вышел из строя. Очень важно проверять LM358N еще до установки в печатную плату.
Самый распространенный дефект таких ОУ, как LM358N - полная (очевидная) неисправность одного из двух ОУ, когда, например, на выходе одного ОУ отсутствует напряжение. Оно не появляется при любом сочетании напряжений на входах ОУ. Это самая типичная ситуация. Встречались и такие экземпляры LM358N, у которых выходное напряжение превышало «нулевое» значение и находилось в пределах от нуля до нескольких вольт. Реже встречались экземпляры LM358N с «неуправляемым» (по входам) выходным напряжениям от 1 В и вплоть до почти полной величины питающего LM358N напряжения.
Скрытыми и неожиданными являются такие дефекты LM358N, при которых выходной каскад LM358N выходит из строя, чаще всего «обрыв» выходного каскада, причем раньше, чем выходной ток LM358N достигнет значения 5мА. Было четко подмечено, что ОУ перестают выходить из строя, если выходной ток LM358N ограничить на уровне ЗмА. Стало очевидно, что есть смысл и в дальнейшей минимизации выходного тока LM358N. Не сомневаясь в том, что есть смысл всегда использовать ОУ при его выходном токе не более ЗмА.
Применяя транзисторы VT3 и VT4 в схеме СН (рис.1), достигли решения описанной проблемы LM358N.
Рекомендации, спасающие некачественный выходной каскад LM358N от вероятного отказа, использованы и в отношении ОУ DA1.1, где его выходной каскад работает на достаточно высокоомную нагрузку, представленную резистором R9, правый вывод которого соединен с общим проводом, если сработала защита. Этот случай является самым «тяжелым» для выходного каскада DA1.1, но и такой режим работы ОУ имеет место лишь при работе СН в режиме ГСТ. В обычном же режиме эксплуатации СН нагрузка ОУ DA1.1 дополнительно уменьшается (сопротивление нагрузки увеличивается). Теперь ОУ работает на суммарное сопротивление резисторов R9, R10 и входное сопротивление составного транзистора Дарлингтона VT1, VT2. Последняя составляющая формируется базовым током VT1, VT2, который незначителен при токе нагрузки СН, на который первоначально рассчитана схема СН (до ЗА).
Базовый ток транзистора VT1 не превышает и сотни микроампер в самом неблагоприятном стечении обстоятельств, когда ток нагрузки СН максимален, а усиление по постоянному току транзисторов Дарлингтона минимальное. Именно большое, с надлежащим запасом, усиление этих транзисторов позволило кардинально увеличить сопротивление резистора R9 без опасения в существенном нарушении характеристик СН.
Предлагаемое построение схемы СН имеет еще одно положительное качество, заключающееся в надежной работе узла защиты. Ситуация такова, что ОУ DA1.1, задействованный в схеме регулирования напряжения, не участвует в петле (схеме) регулирования (ограничения) тока.
Этим ОУ DAI.1 исключается из тракта защиты, что благоприятно сказывается на быстродействии защиты в целом. В случае, когда DAI.1 будет управляться посредством компаратора DA1.2 при ограничении тока, ситуация будет иная, не в пользу вышесказанного.
Конденсатор С1, замыкающий инвертирующий вход ОУ с его выходом, является непременным атрибутом в данной схеме СН. Без него устойчивая работа компаратора, как впрочем, и всего СН станет нарушаться. В итоге схема компаратора самовозбуждается.
Это явление имеет влияние и на схему самого СН, даже когда порог срабатывания компаратора отстоит далеко от величины тока на выходе СН.
Нечто аналогичное справедливо и в отношении цепей коррекции ОУ DA1.1, а именно в отношении элементов обвязки ОУ R7, С2.
Никоим образом нельзя забывать о том, что корректирующие цепи ОУ, включенные между входом и выходом ОУ, могут представлять серьезную нагрузку для выходного каскада ОУ. Нагрузка реактивная, т.е. с ростом частоты растет нагрузка по выходу ОУ. В нашем случае, применительно к LM358N, эти цепи коррекции являются настоящей угрозой для выходного каскада. Почему в схеме (рис.1) установлен довольно высокоомный резистор R7 последовательно с корректирующим конденсатором С2. Здесь недостаточно такой малой емкости, как в схеме компаратора на DA1.2.
Если по каким-то причинам данная цепь не будет установлена, то нормальное функционирование схемы СН будет нарушено. Сказанное справедливо с небольшой оговоркой. На постоянном токе СН может работать вполне пристойно и без корректирующей цепи R7C2. Устойчивость может сохраняться также и при работе СН на низких частотах (десятки-сотни герц), но с повышением частоты в нагрузке, при импульсном потреблении тока нагрузкой, ситуация способна измениться кардинально. Однако и на низких частотах на выходе DA1.1 уже появятся «следы» самовозбуждения, т.е. в этом состоит некий подвох, поскольку на выходе самого СН все может выглядеть вполне пристойно, и осциллографом сложно будет что- либо диагностировать на выходе СН.
Если амплитуда этих пульсаций незначительная, то на них, как правило, не обращают внимания. Нередко для наблюдения ВЧ генерации в СН нужен и осциллограф с более широкой полосой пропускания (не менее 10 МГц, а иногда требуется и 50 МГц прибор).
При импульсном характере нагрузки ситуация меняется кардинально, и из скрытого режима «подвозбуждения» ОУ DA1.1 уже может (в зависимости от частоты и параметров импульсного сигнала) переходить в самый обычный режим самовозбуждения, когда на испытательный импульс станет накладываться «добавка» от ОУ DA1. 1. Такое явление обычно уже хорошо заметно на экране осциллографа. Вот почему любую конструкцию никогда не помешает проверить на импульсной нагрузке. Только в том случае, если мы обнаружим и получим режим «звона» («подвоз- буждения») стационарного характера, мы сможем оценить его параметры и устранить.
Нередко проблема имеет место в некотором ограниченном диапазоне частот, в каком-то частном режиме работы или же с нагрузкой определенного характера.
Здесь также необходимы определенные уточнения. Речь идет не только о техпоследствиях, к которым приводит импульсная нагрузка на выходе СН, но и, в первую очередь, имеется в виду нарушение режимов работы (в виде самовозбуждения и т.п.) в самой схеме СН.
Данное уточнение необходимо с той целью, чтобы не возникало путаницы с теми возмущениями, к которым приводит импульсная нагрузка только на выходе СН, не нарушая при этом режимов работы непосредственно в схеме СН.
Конструкция СН может быть произвольной, все зависит от используемых деталей и возможностей радиолюбителя. Следует помнить, что питающее СН напряжение, равное 30 В, является близким к максимально допустимому для LM358N, предельно допустимое для которой составляет 32 В. Если нужно получить более высокое значение выходного напряжения СН, то в схему СН необходимо внести некоторые изменения, о чем будет сказано далее.
Схема СН рис.1 позволяет использовать практически любой имеющийся малогабаритный сетевой трансформатор на соответствующее напряжение, не прибегая к намотке дополнительных обмоток. Выбор трансформатора всецело зависит от параметров СН.
Детали блока питания
Резисторы: R1 - 2,7 кОм; R2, R5-R7, R15, R16 - 10 кОм; R3 - 5,1 кОм; R4, R12 - 33 кОм; R8, R9 - 15 кОм; RIO, R20, R21 - 4,7 кОм; R11 - 10 кОм; R13 - 1 кОм (подборный); R14 - 620 Ом; R17 - 0,12 Ом; R18, R19 - 30 кОм; R22 - 30 Ом.
Резистор R1 типа МЛТ - 0,5 Вт; R4, R12 - СПЗ-23в-А - 0,25Вт; R11 - СПЗ-38в; R17 - мощный (5 Вт) проволочный зарубежного производства.
Конденсатор CI, С2 - К10-176; С4 - 470 мкФ х 25В - К50-29В.
В конструкциях СН присутствуют также еще несколько конденсаторов, которые не показаны на рис.1. Один конденсатор припаян параллельно питающим выводам LM358N (выводы 4 и 8), его емкость в пределах 0,068…0,1 мкФ (керамический). А второй конденсатор припаян параллельно выходным клеммам СН, его емкость выбиралась в пределах 4,7…10 мкФ (1-2 шт. К73-17х63В).
Оксидный конденсатор СЗ (100 мкФ х 63 В) импортный. Он припаян параллельно штатным оксидным конденсаторам мостового выпрямителя. Еще один такой оксидный конденсатор припаян параллельно выводам анод-катод TL431.
Микросхему ИОН - VD1 - TL431 можно заменить другим интегральным стабилизатором напряжения (учитывая ее максимально допустимое входное напряжение), не Забывая об ухудшении ТКН в ИОН. Допустимо использование прецизионного стабилитрона, например, Д818Е, но нужно помнить, что стабильность такого ИОН целиком будет определяться стабильностью тока через него. Обязательно применение высокостабильного ГСТ (вместо резистора R1), если Д818Е будет запитан от основного выпрямителя СН.
В случае, когда к ИОН на TL431 предъявляются повышенные требования в отношении стабильности напряжения ИОН, резистор R1 также нужно заменить ГСТ. В данном случае ГСТ выполняли по простейшей схеме на одном полевом транзисторе, типа КПЗОЗД, в цепи истока которого установлен резистор 510 Ом (подбирали для достижения тока ГСТ, примерно равного 2 мА) . Полевой транзистор должен удовлетворять двум важным требованиям: напряжение (сток-исток и затвор-сток) не менее 25 В и начальный ток стока не меньше 2 мА. Этот ГСТ можно заменить биполярным вариантом, собранным аналогично схеме ГСТ в рис.1 на транзисторе VT5, с той лишь разницей, что в 10-15 раз увеличивали сопротивление резистора R22 до получения требуемого тока ГСТ, а вместо транзистора средней или большой мощности в новом ГСТ использовали маломощные КТ315Б (Г) , а также ВС547С или КТ3102 с любым буквенным индексом.
Схема ГСТ при питании TL431 особенно выручает тогда, когда изготавливали СН на ток 6А и более, поскольку при большом токе СН появляются повышенные просадки напряжения на выпрямителе, от которого запитана схема нашего ИОН. Минимизировать нестабильность тока через ИОН, вызванную этими просадками напряжения, призвана схема дополнительного ГСТ.
Отсюда и вытекает важность всех без исключения схемотехнических «мелочей».
Транзисторы VT3 и VT4 типа КТ315Г (под установку которых рассчитана печатная плата СН) или любые другие кремниевые с икэ.макс не менее 35 В и h2ia не менее 100. В качестве VT1 использован зарубежный транзистор ВС547С. Эти транзисторы, несмотря на дешевизну, имеют большое и стабильное, практически неизменное усиление (обычно около 500) при токах коллектора в пределах до 50мА. Его можно заменить любым аналогичным, например из серии КТ3102 (h2ia не менее 200 и икэ.макс не менее 35 В) . Транзистор VT2 типа КТ827 с любым буквенным индексом. Вместо него можно применить и его аналог, собранный на двух транзисторах: КТ8101 и КТ817 (или КТ815) по внутренней схеме Дарлингтона самого КТ827.
Ситуация такова, что внутри КТ827 присутствуют не только резисторы, шунтирующие базо-эмиттерные переходы обоих транзисторов, но и два диода, важную функцию из которых выполняет диод, защищающий переход коллектор-эмиттер более мощного транзистора (КТ8101) от напряжения противоположной полярности.
В случае замены КТ827 транзистором КТ829 или зарубежным транзистором BDX53C (аналог КТ829) максимальный ток СН нужно снижать вдвое (до 1,5А) . Транзистор ГСТ VT5 типа КТ815, КТ817, КТ819 с буквенными индексами В или Г. Его можно Заменить другими аналогичными, например КТ802, КТ803, КТ805, КТ808 и т.д.
Светодиод HL1 - зарубежный, дешевой ценовой категории, красного цвета свечения, HL2 - тоже дешевый зарубежный, зеленого цвета свечения.
Печатная плата блока питания
Один из вариантов печатной платы стабилизатора показан на рис.2 и рис.3.
Не ставилась задача создания миниатюрной платы, поэтому на ней немало свободного пространства. При этом облегчается выполнение рисунка платы обычными методами, например, с помощью нитрокраски.
Транзистор VT2 устанавливали на эффективном теплоотводе с охлаждающей поверхностью в пределах 1500…2000 см2, если в конструкции не применяли принудительное охлаждение (обдув вентилятором). В последнем случае площадь тепло- отвода была в 5-6 раз меньше. Транзистор источника тока VT5 устанавливали на малогабаритном пластинчатом радиаторе площадью 25 см2. Элементы схемы ГСТ расположены за пределами платы.
Все конструкции блоков питания оснащены системами устранения бросков тока в цепи электросети (первичной обмотки СТ), которые собирались по схеме .
Испытывать СН на переменном токе (с динамической нагрузкой СН) можно по очень простой схеме на мощном полевом транзисторе типа IRFZ48N, который управляется (коммутируется) выходным сигналом измерительного генератора (ГЗ- 112). Схема и описание этой конструкции приведены в статье .
Налаживание блока питания
Налаживают схему в два этапа. Начинают со схемы на DAI.1, а затем приступают к наладке системы защиты. Хотя можно поступить и наоборот, поскольку схема СН без защиты становится уязвимой при токовых перегрузках и замыканиях в нагрузке.
Для указанных на схеме номиналов элементов выходное напряжение СН составляет 18 В. Если нужно, то его корректируют подбором номиналов резисторов R3 (R2) или R6 (R7). Немного проще изменять величину напряжения ИОН, чем менять схему СН. Если нужно иметь повышенную стабильность напряжения СН, то эти резисторы должны быть прецизионными.
Настройка узла защиты начинается с выбора и установки максимального тока защиты. Для облегчения данной процедуры в печатной плате предусмотрена установка взамен постоянного резистора R11 подстроечного 10 кОм типа СПЗ-38в.
При использовании другого номинала резистора R17 (например, 0,1 Ом вместо 0,12 Ом) придется, возможно, подобрать и резистор R14.
Для максимального тока защиты, равного ЗА, величина напряжения ИОН для защиты (на резисторе R14)должна составлять 450 мВ.
В качестве простого ориентира при перерасчете узла защиты руководствовались следующими рассуждениями. Поскольку напряжение ИОН на резисторе R14 определяет максимальный ток защиты, то это напряжение должно всегда быть больше падения напряжения на датчике тока R17 при максимальном токе. Естественно, это напряжение ИОН должно быть с запасом.
Нужно помнить, что в качестве R17 следует применять достаточно стабильные резисторы. В противном случае, если сопротивление резистора R17 станет изменяться с прогревом, то будет изменяться и величина тока защиты, установленного резистором R12. Поэтому с целью снижения нестабильности сопротивления R17 нужно снижать его температуру, для чего используют резистор с запасом по рассеиваемой мощности или применяют использование нескольких однотипных резисторов, например четыре одинаковых резистора, которые включали параллельно и последовательно, чтобы общее сопротивление четырех резисторов было равно со- противлению одного резистора. Суммарная максимальная мощность возрастает вчетверо, значительно увеличивается и стабильность сопротивления при воздействии температуры, поскольку на каждом резисторе рассеиваемая мощность уменьшается в четыре раза. По этой же причине, в качестве резисторов Rll, R14 и R17 следует применять стабильные резисторы.
Как видно, схему можно адаптировать под любое значение тока нагрузки СН. Если необходимо реализовать более точную установку тока защиты при малых величинах токов, то потребуется введение поддиапазона, в котором напряжение ИОН будет изменяться в ограниченном интервале. Для тока защиты 0…300 мА напряжение ИОН составляло 0 - 50…70 мВ, что значительно повышает удобства работы СН с маломощными нагрузками.
Большой интерес вызывает возможность увеличения тока в нагрузке. Удвоить максимальный ток СН можно параллельным включением еще одного транзистора типа КТ827. С этой целью коллекторы обоих транзисторов (VT2 и дополнительного) соединяют параллельно, но эмиттеры и базы обоих транзисторов должны быть разделены между собой.
Дело в том, что одними лишь эмиттерными резисторами невозможно поровну распределить коллекторные токи обоих КТ827. Поэтому, как в базовые цепи, так и в цепи эмиттеров необходимо включать выравнивающие резисторы персонально для каждого экземпляра КТ827. Для двух экземпляров КТ827 максимальный выходной ток защиты СН устанавливали равным 6…7А, что в большинстве практических случаев уже достаточно.
Следует помнить о том, что при обдуве радиатора температура будет значительно ниже, чем у массивного радиатора без такого охлаждения, следовательно, и реальная (при конкретной температуре КТ827) максимально допустимая рассеиваемая мощность КТ827 при обдуве будет большей.
Кроме того, использование вентиляторов обдува позволяет получить и серьезный выигрыш в плане массогабаритных показателей за счет весьма «скромных» и недорогих в приобретении радиаторов. Учитывая чрезмерно высокие цены на массивные радиаторы, получаем еще выигрыш и в материальных затратах, так как кулеры сегодня можно приобрести по невысоким ценам.
Как-то недавно мне в интернете попалась одна схема очень простого блока питания с возможностью регулировки напряжения. Регулировать напряжение можно было от 1 Вольта и до 36 Вольт, в зависимости от выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
Внимательно посмотрите на LM317T в самой схеме! Третья нога (3) микросхемы цепляется с конденсатором С1, то есть третяя нога является ВХОДОМ, а вторая нога (2) цепляется с конденсатором С2 и резистором на 200 Ом и является ВЫХОДОМ.
С помощью трансформатора из сетевого напряжения 220 Вольт мы получаем 25 Вольт, не более. Меньше можно, больше нет. Потом все это дело выпрямляем диодным мостом и сглаживаем пульсации с помощью конденсатора С1. Все это подробно описано в статье как получить из переменного напряжения постоянное . И вот наш самый главный козырь в блоке питания – это высокостабильный регулятор напряжения микросхема LM317T. На момент написания статьи цена этой микросхемы была в районе 14 руб. Даже дешевле, чем буханка белого хлеба.
Описание микросхемы
LM317T является регулятором напряжения. Если трансформатор будет выдавать до 27-28 Вольт на вторичной обмотке, то мы спокойно можем регулировать напряжение от 1,2 и до 37 Вольт, но я бы не стал подымать планку более 25 вольт на выходе трансформатора.
Микросхема может быть исполнена в корпусе ТО-220:
или в корпусе D2 Pack
Она может пропускать через себя максимальную силу тока в 1,5 Ампер, что вполне достаточно для питания ваших электронных безделушек без просадки напряжения. То есть мы можем выдать напряжение в 36 Вольт при силе тока в нагрузку до 1,5 Ампера, и при этом наша микросхема все равно будет выдавать также 36 Вольт – это, конечно же, в идеале. В действительности просядут доли вольта, что не очень то и критично. При большом токе в нагрузке целесообразней поставить эту микросхему на радиатор.
Для того, чтобы собрать схему, нам также понадобится переменный резистор на 6,8 Килоом, можно даже и на 10 Килоом, а также постоянный резистор на 200 Ом, желательно от 1 Ватта. Ну и на выходе ставим конденсатор в 100 мкФ. Абсолютно простая схемка!
Сборка в железе
Раньше у меня был очень плохой блок питания еще на транзисторах. Я подумал, почему бы его не переделать? Вот и результат;-)
Здесь мы видим импортный диодный мост GBU606. Он рассчитан на ток до 6 Ампер, что с лихвой хватает нашему блоку питания, так как он будет выдавать максимум 1,5 Ампера в нагрузку. LM-ку я поставил на радиатор с помощью пасты КПТ-8 для улучшения теплообмена. Ну а все остальное, думаю, вам знакомо.
А вот и допотопный трансформатор, который выдает мне напряжение 12 Вольт на вторичной обмотке.
Все это аккуратно упаковываем в корпус и выводим провода.
Ну как вам? ;-)
Минимальное напряжение у меня получилось 1,25 Вольт, а максимальное – 15 Вольт.
Ставлю любое напряжение, в данном случае самые распространенные 12 Вольт и 5 Вольт
Все работает на ура!
Очень удобен этот блок питания для регулировки оборотов мини-дрели , которая используется для сверления плат.
Аналоги на Алиэкспресс
Кстати, на Али можно найти сразу готовый набор этого блока без трансформатора.
Лень собирать? Можно взять готовый 5 Амперный меньше чем за 2$:
Посмотреть можно по этой ссылке.
Если 5 Ампер мало, то можете посмотреть 8 Амперный. Его вполне хватит даже самому прожженному электронщику:
Наши друзья меньшие (Китайцы) заполонили рынок электроники, но не всегда они бывают добросовестные, но многие дорогие модели компьютерных блоков питания достойные в своем классе. Но все-же большинство блоков питания, как я их называю кастрированные, то есть когда печатная плата была разработана под одни элементы, а в ней впаяны другие, и не все, особенно это по по входным фильтрам, их почти никогда нет в дешевых моделях.
Структурная схема ATX
Главный недостаток всех дешевых БП
В общем-то всё в пределах нормы.
Заметны короткие выбросы напряжения. С увеличением нагрузки – увеличиваются выбросы. Следствие – глюки памяти и других цифровых элементов PC. Отметим, что нагрузка 30% - это большинство PC не обременённых более чем одним HDD. Имеющим простенькую видеокарту и CPU потребляющий не более 15W.
Второй недостаток
В теории сказано, что ИБП очень критичны к нестабильности тока нагрузки. В нашем случае этот недостаток проявляется во всей красе. Так выглядит осциллограмма напряжения +12В при динамической нагрузке.
На Рис.2 участок №1 – статическая нагрузка. Участок №2 – HDD в режиме чтение/запись. Характерны провалы напряжения питания +12В. Величина и длительность провала зависит от параметров фильтра блока питания и мощности HDD. Следствие: из-за нестабильности шины питания +12В жесткий диск начинает хлопать головами по "блинам". Появляются бэды. Глюки утройств питающихся от шины +12В (ISA карты, COM порты)
Как с этим бороться
Рассмотрим фильтр
блока питания.
Рис.3 Фильтр (какой он есть)
В большинстве АТ блоках фильтр для шины питания +5В состоит из двух электролитических конденсаторов 1000мкФх10В. Для шины питания +12В одного конденсатора 1000мкФх16В. Для импульсных блоков питания емкость фильтрующих конденсаторов берётся из расчета 500..1000мкФ на 1А тока нагрузки. В нашем случае получаем для шины +5В максимальный ток нагрузки составит 4А. Для шины питания +12В максимальный ток нагрузки составит 2А.
В большинстве случаев аварийная ситуация не возникает. Но вот при использовании даже одного HDD типа IBM DPTA 7200RPM (или с аналогичным энергопотреблением) наблюдались вышеуказанные глюки.
Рис.4 Фильтр. (какой он должен быть)
Для этой схемы (Рис.4
) справедливы следующие параметры: шина +5В – максимальный динамический ток нагрузки 20А.
Шина +12В – максимальный динамический ток нагрузки 8А.
Электролитические конденсаторы устраняют нестабильность по току. Керамические (2.2мкФ 3..6шт.) устраняют импульсные выбросы напряжения. Рекомендуется серия с низким сопротивлением для импульсных токов (кажись так называется). Каждая фирма маркирует их посвоему. Из того, что можно достать в Питере - например Hitano, серия EXR, рабочая температура до 105 цельсия. Для +5В - две штучки 2200мкФ или 3300мкФ 6,3 или 10В (нужно смотреть габариты, производители БП очень сильно ужимают место). С керамикой ничего посоветовать не могу. Из того что видел отличаются только ТКЕ и точностью (например +80 -50%). Думаю в фильтрах такого рода это не принципиально. Тут чем больше емкость, тем лучше. Наверное лучше брать SMD (бескорпусную) и паять с обратной стороны платы прямо на проводники. По поводу катушек в выходных фильтрах: если нет опыта намотки - лучше не эксперементировать. Если есть возможность купить, то можно попробовать. Или выпаять из мертвого БП. С катушками на выходе - нужно быть очень осторожным. Блок проверять только нагружая на резисторы.
После модернизации фильтра смотрим осциллограмму
После модернизации фильтра осциллограмма шина +5В
Так выглядит под нагрузкой "поверхность" напряжения брендового блока питания. Присутствуют выбросы напряжения, но они незначительны (много меньше допустимой нормы) и с увеличением нагрузки практически не увеличиваются. Суммарная емкость (мой вариант) электролитических конденсаторов 6800мкФ. Керамических конденсаторов 1.5мкФ (всё что было под рукой). Для интереса был протестирован блок питания АТХ фирмы PowerMan из корпуса InWin A500 – осциллограмма похожая, но выбросы напряжения отсутствуют.
На Рис.6
участок 2 соответствует динамической нагрузке.
Емкость фильтра – один конденсатор 4700мкФх25В (HDD в режиме чтение/запись). Максимальная помеха не более 100мВ. Блок питания АТХ фирмы PowerMan показал примерно тотже результат.
Безопасность/надёжность высоковольтной части БП
Осциллограмма сетевого напряжения
Работа нескольких РС без фильтра
Кто-то скажет: "ну а нам всё равно - гадит наш РС в сеть или нет. Ну сэкономили на сетевом фильтре, ну и что." Возможно вас убедит следующая осциллограмма.
На Р и с.9 участок №1 – работа мощного перфоратора. Участок №2 – включение мощного индуктивного потребителя (например холодильник или пылесос). Вклю чение индуктивной нагрузки всегда сопровождается мощным всплеском напряжения. Напряжение импульсной помехи рассчитывается по следующей формуле:
Где: - сопротивление контактов в момент размыкания. - сопротивление контура цепи 220В. - напряжение сети (220В).
Нетрудно догадаться, что числитель всегда больше чем знаменатель.
На осциллограмме (Рис.9
) участок 2 - присутствует "провал" сетевого напряжения длительностью 20..500мсек (характерно для включения в сеть потребителей с реактивным характером сопротивления). От коротких провалов напряжения спасает UPS (минимальное время включения бесперебойника 4мсек). Это хорошо если он есть. Возможно понадобится увеличить емкость высоковольтного фильтра постоянного тока (на Рис.10
– электролиты 680х250V).
Обычно установлены 220х200V. При
потребляемой мощности 100Ватт запаса
емкости (220х200V) хватает на 70..100мсек. Если увеличивать емкость до 680..1000мкФх200В, то не забудьте заменить диодную сборку RS205 (2A 500V) на RS507 (5A 700V)!!!
Обязательно наличае терморезистора 4,7 ... 10 Ом на 10А. На терморезисторах обычно экономят. Ставят обычное сопротивление 1 Ом, 1Ватт
Сетевой фильтр + выпрямитель
Из всех элементов в схеме фильтра обычного БП присутствует только терморезистор PS405L и предохранитель (самое необходимое). Иногда ставят симметричный трансформатор (на схеме – 5mH). Само собой - выпрямитель RS205 и высоковольтный фильтр постоянного тока (2 электролита 220х200В).
Увеличение КПД
Замена мощных ключевых транзисторов
Менять будем импортные биполярные KSE13007 (или NT405F, 2SC3306) на наш советский полевик КП948А.
схема включения полевого транзистора.
Такой вариант годится для АТХ блоков питания, т.к. запуск блока происходит от от дельного маломощного источника питания. Для АТ блоков такая схема не годится. Поэтому я оставил обвязку транзистора как есть, добавив 15В стабилитрон (как показано на схеме Рис.11 ). Стабилитроны ставить необзятельно, т.к. прямое напряжение на затворе не превышает 1В (прямой диод), а напряжение его обратного пробоя не более 10В, Конденсаторы 1мкФх50v (Рис.12 ) стоит ставить керамические (если ставится задача повышения надёжности), высыхание этих электролитов (особенно рядом с горячим радиатором) является основной причиной выхода блока питания из строя, так как недостаточно резко запираются силовые транзисторы.
Не знаю почему – но у меня работает. Падение мощности на транзисторах уменьшается на 3..5Ватт. Хотя стабилитроны я всётаки оставил. Как следствие – перестает греться.
Выпрямительные диоды
Мощные выпрямительные диоды ставим на нормальные радиаторы. Подойдёт радиатор от CPU - пилим пополам. Одна половинка на +5В выпрямитель. Вторая - для +12В выпрямителя. Рекомендуют также силовые диодные сборки заменить на наши советские диоды КД2998А. Радиаторы - увеличить. Всё! Теперь вентилятор из БП можно выкинуть. При этом нарушается нормальный теплообмен внутри корпуса. Но если это БП для маршрутизатора – то греться внутри корпуса особо нечему. Если это файловый сервер – тогда на свой страх и риск. Хотя Manowar Manowar"ыч утверждает, что у него переделанный АТХ блок питания нагружен на 2HDD 7200RPM + УНЧ и всё это хозяйство работает без вентилятора.
За основу был взят БП CODEGEN - 300X (типа 300Вт, ну Вы поняли китайских 300). Мозгом БП служит ШИМ-контроллер КА7500 (TL494...). Только такие мне приходилось переделывать. Управлять ШИМкой будет PIC16F876A, он же и для контроля и установки выходного напряжения и тока, отображение информации на LCD WH1602(...), регулировка осуществляется кнопками.
Программу помог сделать один хороший человек (IURY, сайт "Кот", который радио), за что ему большое спасибо!!! В архиве схема, плата, программа для контроллера.
Берем рабочий БП (если не рабочий, то надо восстановить до рабочего состояния).
Ориентировочно определяемся, где у нас что будет располагаться. Выбираем место под LCD, кнопки, клеммы (гнезда), индикатор включения...
Определились. Делаем разметку для "окна" ЛСД. Вырезаем (я резал маленькой болгаркой 115мм), может кто-то дремелем, кто-то рассверливанием отверстий, а потом подгонка напильником. В общем кому как удобнее и доступнее. Должно получиться что-то похоже на это.
Продумываем как будем крепить дисплей. Можно сделать несколькими способами:
а) соединить с платой управления разъёмами;
б) сделать через фальшпанель;
в) или...
Или... припаять непосредственно 4 (3) винтика М2,5 к корпусу. Почему М2,5, а н М3,0? В ЛСД отверстия 2,5мм в диаметре для крепления.
Я припаял 3 винтика, потому что при пайке четвертого, отпаивается перемычка (на фото видно). Потом припаиваешь перемычку - отпадает винтик. Просто сильно близкое расстояние. Не стал заморачиваться - оставил 3 шт.
Пайка выполнена ортофосфорной кислотой. После пайки всё необходимо хорошо промыть водой с мылом.
Примеряем дисплей.
Изучаем схему, а именно все относительно TL494 (KA7500). Все что касается ног 1, 2, 3, 4, 13, 14, 15, 16. Всю обвязку возле этих выводов удаляем (на основной плате БП), и устанавливаем детали, согласно схемы.
Удаляем на основной плате БП всё лишнее. Все детали касательно +5, -5, -12, PG, PS - ON. Оставляем только всё, что касается +12 V и дежурного питания +5V SB.
Желательно найти схему по своему БП, чтобы не удалить чего лишнего. В цепи питания +12 вольт - удаляем родные электролиты и ставим вместо них, аналогичный по ёмкости, но на рабочее напряжение 35-50 вольт.
Должно получиться что-то похоже на это.
Для увеличения, жмите на схему
Посмотрев на характеристики имеющегося блока питания (наклейка на корпусе) - по 12В выходной ток должен быть 13А. Ого неплохо вроде!!! Смотрим на плату, что у нас образовывает 12В, 13А??? Ха два диода FR302 (по даташиту 3А!). Ну пусть максимальный ток 6А. Нет, такое нас не устраивает, надо заменить на что-нибудь по мощнее, да еще и с запасом, поэтому ставим 40CPQ100 - 40А, Uобр=100В.
На радиаторе были какие-то изолирующие прокладки, прорезиненная ткань (что-то похожее). Отодрал, отмыл. Поставил нашу отечественную слюду.
Винты, поставил подлиннее. Под один сзади зажал еще слюду. Блок решил дополнить индикатором перегрева теплоотвода на МП42. Германиевый транзистор здесь используется в качестве датчика температуры
Схема индикатора перегрева теплоотвода собрана на четырёх транзисторах. В качестве транзистора стабилизатора применён КТ815, КТ817, а в качестве индикатора - двухцветный светодиод.
Печатную плату не рисовал. Думаю, что особой сложности при сборке этого узла возникнуть не должно. Как узел собран, видно на фото ниже.
Делаем плату управления. ВНИМАНИЕ! Перед подключением своего LCD изучите даташит на него!! Особенно выводы 1 и 2!
Соединяем все согласно схеме. Устанавливаем плату в БП. Также надо изолировать основную плату от корпуса. Сделал я всё это через пластиковые шайбочки.
Наладка схемы.
1.Все наладки блока питания проводить только через лампу накаливания 60 - 150 Вт, включенную в разрыв сетевого кабеля.
2.Корпус БП изолировать от GND, а цепь, которая образовывалась через корпус, соединить проводками.
3.Iizm (U15) - выставляется выходной ток (правильность показаний индикатора) по образцовому А - метру.
Uizm (U14) - выставляется выходное напряжение (правильность показаний индикатора), по образцовому В - метру.
Uset_max (U16) - выставляется МАХ выходное напряжение
Максимальный выходной ток данного блока питания составляет 5 ампер (вернее 4,96А), ограничен прошивкой.
Максимальное выходное напряжение для данного блока питания, не желательно выставлять более 20-22 вольт, так как в этом случае увеличивается вероятность пробоя силовых транзисторов из-за нехватки предела ШИМ-регулирования микросхемой TL494.
Для увеличения выходного напряжения более 22 вольт, необходима перемотка вторичной обмотки трансформатора.
Пробный запуск прошёл успешно. Слева двухцветный индикатор перегрева теплоотвода (холодный радиатор - цвет LED зеленый, теплый - оранжевый, горячий - красный). Справа - индикатор включения БП.
Установил выключатель. Основа - стеклотекстолит, обклеен самоклейкой "оракл".
Финал. То, что получилось в домашних условиях.
Источник: http://vprl.ru
Широкий диапазон регулировки Выходное опорное напряжение……5В +-05%
Особенности :
- Полный набор функций ШИМ-управления
- Выходной втекающий или вытекающий ток каждого выхода …..200мА
- Возможна работа в двухтактном или однотактном режиме
- Встроенная схема подавления сдвоенных импульсов
- Широкий диапазон регулировки
- Выходное опорное напряжение…………………………………….5В +-05%
- Просто организуемая синхронизация
Общее описание :
1114ЕУ3/4 – TL494
С пециально созданные для построения ИБП, микросхемы TL493/4/5 обеспечивают разработчику расширенные возможности при конструировании схем управления ИБП. Приборы TL493/4/5 включают в себя усилитель ошибки, встроенный регулируемый генератор, компаратор регулировки мертвого времени, триггер управления, прецизионный ИОН на 5В и схему управления выходным каскадом. Усилитель ошибки выдает синфазное напряжение в диапазоне от –0,3…(Vcc-2) В. Компаратор регулировки мертвого времени имеет постоянное смещение, которое ограничивает минимальную длительность мертвого времени величиной порядка 5%.
Допускается синхронизация вcтроенного генератора, при помощи подключения вывода R к выходу опорного напряжения и подачи входного пилообразного напряжения на вывод С, что используется при синхронной работе нескольких схем ИБП.
Независимые выходные формирователи на транзисторах обеспечивают возможность работы выходного каскада по схеме с общим эмиттером либо по схеме эмиттерного повторителя. Выходной каскад микросхем TL493/4/5 работает в однотактном или двухтактном режиме с возможностью выбора режима с помощью специального входа. Встроенная схема контролирует каждый выход и запрещает выдачу сдвоенного импульса в двухтактном режиме.
Приборы, имеющие суффикс L, гарантируют нормальную работу в диапазоне температур -–5…85С, с суффиксом С гарантируют нормальную работу в диапазоне температур 0…70С.
Структурная схема :
Цоколевка корпуса :
Предельные значения параметров :
Напряжение питания…………………………………………………………….41В
Входное напряжение усилителя………………………………………...(Vcc+0.3)В
Выходное напряжение коллектора…………………………………………...…41В
Выходной ток коллектора………………………………………………….…250мА
Общая мощность рассеивания в непрерывном режиме……………………….1Вт
Рабочий диапазон температур окружающей среды:
C суффиксом L………………………………………………………………-25..85С
С суффиксом С………………………………………………………………..0..70С
Диапазон температур хранения ………………………………………..-65…+150С
Функциональное описание :
Микросхема TL494 представляет из себя ШИМ-контролер импульсного источника питания, работающий на фиксированной частоте, и включает в себя все необходимые для этого блоки. Встроенный генератор пилообразного напряжения требует для установки частоты только двух внешних компонентов R и С. Частота генератора определяется по формуле:
Модуляция ширины выходных импульсов достигается сравнением положительного пилообразного напряжения, получаемого на конденсаторе С, с двумя управляющими сигналами (см. временную диаграмму). Логический элементы ИЛИ-НЕ возбуждает выходные транзисторы Q1 и Q2 только тогда, когда линия линия тактирования встроенного триггера находится в НИЗКОМ логическом состоянии. Это происходит только в течение того времени, когда амплитуда пилообразного напряжения выше амплитуды управляющих сигналов. Следовательно повышение амплитуды управляющих сигналов вызывает соответствующее линейное уменьшение ширины выходных импульсов. Под управляющими сигналами понимаются напряжения производимые схемой регулировки мёртвого времени (вывод 4), усилители ошибки (выводы 1, 2, 15, 16) и цепью обратной связи (вывод 3).
Вход компаратора регулировки мертвого времени имеет смещение 120мВ, что ограничивает минимальное мертвое время на выходе первыми 4% длительности цикла пилообразного напряжения. В результате максимальная длительность рабочего цикла составляет 96% в том случае, если вывод 13 заземлен, и 48% в том случае, если на вывод 13 подано опорное напряжение.
Увеличит длительность мертвого времени на выходе, можно подавая на вход регулировки мертвого времени (вывод 4) постоянное напряжение в диапазоне 0..3,3В. ШИМ-компаратор регулирует ширину выходных импульсов от максимального значения, определяемого входом регулировки мертвого времени, до нуля, когда напряжение обратной связи изменяется от 0,5 до 3,5В. Оба усилителя ошибки имеют входной диапазон синфазного сигнала от –0,3 до (Vcc-2,0)В и могут использоваться для считывания значений напряжения или тока с выхода источника питания. Выходы усилителей ошибки имеют активный ВЫСОКИЙ уровень напряжения и объеденины функцией ИЛИ на неинвертирующем входе ШИМ-компаратора. В такой конфигурации усилитель, требующий минимального времени для включения выхода, является доминирующим в петле управления. Во время разряда конденсатора С на выходе компаратора регулировки мертвого времени генерируется положительный импульс, который тактирует триггер и блокирует выходные транзисторы Q1 и Q2. Если на вход выбора режима работы подается опорное напряжение (вывод 13), триггер непосредственно управляет двумя выходными транзисторами в противофазе (двухтактный режим), а выходная частота равна половине частоты генератора. Выходной формирователь может также работать в однотактном режиме, когда оба транзистора открываются и закрываются одновременно, и когда требуется максимальный рабочий цикл не превышающий 50%. Это желательно, когда трансформатор имеет звенящую обмотку с ограничительным диодом, используемым для подавления переходных процессов. Если в однотактном режиме требуются большие токи, выходные транзисторы могут работать параллельно. Для этого требуется замкнуть на землю вход выбора режима работы ОТС, что блокирует выходной сигнал от триггера. Выходная частота в этом случае будет равна частоте генератора.
Микросхема TL494 имеет встроенный источник опорного напряжения на 5,0В, способный обеспечить вытекающий ток до 10мА для смещения внешних компонентов схемы. Опорное напряжение имеет погрешность 5% в диапазоне рабочих температур от 0 до 70С.
СПРАВОЧНИК. Издательство Додэка. 1997
Вчера сидел испытывал Зарядное устройство на микроконтроллере, сделанный на основе ATX все работало пока не начал он пищать и резко без всяких признаком погиб смертью храбрых. При первом осмотре не смог обнаружить неисправность и тут я полез у googlа спрашивать и вот что он мне выдал.
Рис.1 Типовая схема БП ATX
Проверка высоковольтной части блока питания ATX
Для начала проверяем: предохранитель, защитный терморезистор, катушки, диодный мост, электролиты высокого напряжения, силовые транзисторы Т2, Т4, первичную обмотку трансформатора, элементы управления в базовой цепи силовых транзисторов.
Первыми обычно сгорают силовые транзисторы. Лучше заменить на аналогичные: 2SC4242, 2SC3039, КТ8127(А1-В1), КТ8108(А1-В1) и т.п. Элементы в базовой цепи силовых транзисторов.(проверить резисторы на обрыв). Как правило, если сгорает диодный мост (диоды звонятся накоротко), то соответственно от поступившего в схему переменного тока вылетают электролиты высокого напряжения. Обычно мост - это RS205 (2А 500В) или хуже. Рекомендуемый - RS507 (5А 700В) или аналог. Ну и последним всегда горит предохранитель.
И так: все нерабочие элементы заменены. Можно приступить к безопасным испытаниям силовой части блока. Для этого понадобится трансформатор с вторичной обмоткой на 36В. Подключаем как показано на Рис.2. На выходе диодного моста должно быть напряжение 50..52В. Соответственно на каждом электролите высокого напряжения будет половина от 50..52В. Между эмиттером и коллектером каждого силового транзистора также должна быть половина от 50..52В.
Проверка источника дежурного питания
Источник дежурного питания служит для питания TL494CN и +5VSB. Как правило выходят из строя Т11, D22, D23, C30. Также следует проверить первичные и вторичную обмотки трансформатора.
Проверка схемы управления
Для этого понадобится стабилизированный блок питания 12В. Подключаем к схеме испытуемого ИБП как показано на схеме рис.1 и смотрим наличае осциллограмм на соответсвующих выводах. Показания осциллографа снимать относительно общего провода.
Проверка силовых транзисторов
Проверку режимов работы в принципе можно и не делать. Если первые два пункта пройдены, то на 99% можно считать БП исправным. Однако, если силовые транзисторы были заменены на другие аналоги или если вы решили заменить биполярные транзисторы на полевые (напрмер КП948А, цоколёвка совпадает), то необходимо проверить как транзистор держит переходные процессы. Для этого необходимо подключить испытуемый блок как показано на рис.2. Осциллограф отключить от общего провода! Осциллограммы на коллекторе силового транзистора измерять относительно его эмиттера (как показано на рис.5, напряжение будет меняться от 0 до 51В). При этом процесс перехода от низкого уровня к высокому должен быть мгновенным (ну или почти мгновенным) то во многом зависит от частотных харрактеристик транзистора и демпферных диодов (на рис.5 FR155. аналог 2Д253, 2Д254). Если переходной процесс происходит плавно (присутствует небольшой наклон), то скорее всего уже через несколько минут радиатор силовых транзисторов очень сильно нагреется. (при нормальной работе - радиатор длжен быть холодный).
Проверка выходных параметров блока питания
После всех вышеперечисленных работ необходимо проверить выходные напряжения блока. Нестабильность напряжения при динамической нагрузке, собственные пульсации и т.п. Можно на свой страх и риск воткнуть испытуемый блок в рабочую системную плату или собрать схему рис. 6.
Данная схема собирается из резисторов ПЭВ-10. Резисторы монтировать на алюминиевый радиатор (для этих целей очень хорошо подходит швеллер 20х25х20). Блок питания без вентилятора не включать! Также желательно обдувать резисторы. Пульсации смотреть осциллографом непосредственно на нагрузке (от пика до пика должно быть не более 100 мВ, в худшем случае 300 мВ). Вообще не рекомендуется нагружать БП более 1/2 заявленной мощности (например: если указано, что БП 200 Ватт, то нагружать не более 100 Ватт).
Схема импульсного стабилизатора ненамного сложней обычного, используемого в трансформаторных блоках питания, но более сложная в настройке.
Поэтому недостаточно опытным радиолю-бителям, не знающим правил работы с высоким напряжением (в частности, никогда не работать в одиночку и никогда не настраивать включенное уст-ройство двумя руками - только одной!), не рекомендую повторять эту схему.
На рис. 1 представлена электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения для зарядки сотовых телефонов.
Рис. 1 Электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения
Схема представляет собой блокинг-генератор, реализованный на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное сете-вое напряжение, резистор R1 ограничивает импульс тока при включении, а также выполняет функцию предохранителя. Конденсатор С1 необязателен, но благодаря ему блокинг-генератор работает более стабильно, а нагрев транзи-стора VT1 чуть меньше (чем без С1).
При включении питания транзистор VT1 слегка приоткрывается через рези-стор R2, и через обмотку I трансформатора Т1 начинает течь небольшой ток. Благодаря индуктивной связи, через остальные обмотки также начинает протекать ток. На верхнем (по схеме) выводе обмотки II положительное напряжение небольшой величины, оно через разряженный конденсатор С2 приоткрывает транзистор еще сильней, ток в обмотках трансформатора нарастает, и в итоге транзистор открывается полностью, до состояния насыщения.
Через некоторое время ток в обмотках перестает нарастать и начинает снижаться (транзистор VT1 все это время полностью открыт). Уменьшается напряжение на обмотке II, и через конденсатор С2 уменьшается напряжение на базе транзистора VT1. Он начинает закрываться, амплитуда напряжения в обмотках уменьшается еще сильней и меняет полярность на отрицательную.
Затем транзистор полностью закрывается. Напряжение на его коллекторе увеличивается и становится в несколько раз больше напряжения питания (индуктивный выброс), однако благодаря цепочке R5, С5, VD4 оно ограничивается на безопасном уровне 400...450 В. Благодаря элементам R5, С5 генерация нейтрализуется не полностью, и через некоторое время полярность напряжения в обмотках снова меняется (по принципу действия типичного колебательного контура). Транзистор снова начинает открываться. Так продолжается до бесконечности в цикличном режиме.
На остальных элементах высоковольтной части схемы собраны регулятор напряжения и узел защиты транзистора VT1 от перегрузок по току. Резистор R4 в рассматриваемой схеме выполняет роль датчика тока. Как только паде-ние напряжения на нем превысит 1...1,5 В, транзистор VT2 откроется и замк-нет на общий провод базу транзистора VT1 (принудительно закроет его). Конденсатор СЗ ускоряет реакцию VT2. Диод VD3 необходим для нормаль-ной работы стабилизатора напряжения.
Стабилизатор напряжения собран на одной микросхеме - регулируемом стабилитроне DА1.
Для гальванической развязки выходного напряжения от сетевого использует-ся оптрон VOL Рабочее напряжение для транзисторной части оптрона берет-ся от обмотки II трансформатора Т1 и сглаживается конденсатором С4. Как только напряжение на выходе устройства станет больше номинального, через стабилитрон DA1 начнет течь ток, светодиод оптрона загорится, сопротивле-ние коллектор-эмиттер фототранзистора VOL2 уменьшится, транзистор VT2 приоткроется и уменьшит амплитуду напряжения на базе VT1.
Он будет сла-бее открываться, и напряжение на обмотках трансформатора уменьшится. Если же выходное напряжение, наоборот, станет меньше номинального, то фототранзистор будет полностью закрыт и транзистор VT1 будет "раскачиваться" в полную силу. Для защиты стабилитрона и светодиода от перегрузок по току, последовательно с ними желательно включить резистор сопротивле-нием 100...330 Ом.
Налаживание
Первый этап: первый раз включать устройство в сеть рекомендуется через лампу 25 Вт, 220 В, и без конденсатора С1. Движок резистора R6 устанавли-вают в нижнее (по схеме) положение. Устройство включают и сразу отклю-чают, после чего как можно быстрей измеряют напряжения на конденсаторах С4 и Сб. Если на них есть небольшое напряжение (согласно полярности!), значит, генератор запустился, если нет генератор не работает, требуется поиск ошибки на плате и монтаже. Кроме того, желательно проверить тран-зистор VT1 и резисторы R1, R4.
Если все правильно и ошибок нет, но генератор не запускается, меняют мес-тами выводы обмотки II (или I, только не обоих сразу!) и снова проверяют работоспособность.
Второй этап: включают устройство и контролируют пальцем (только не за металлическую площадку для теплоотвода) нагрев транзистора VTI, он не должен нагреваться, лампочка 25 Вт не должна светиться (падение напряже-ния на ней не должно превышать пары Вольт).
Подключают к выходу устройства какую-нибудь маленькую низковольтную лампу, например, рассчитанную на напряжение 13,5 В. Если она не светится, меняют местами выводы обмотки III.
И в самом конце, если все нормально работает, проверяют работоспособность регулятора напряжения, вращая движок подстроечного резистора R6. После этого можно впаивать конденсатор С1 и включать устройство без лампы-токоограничителя.
Минимальное выходное напряжение составляет около 3 В (минимальное па-дение напряжения на выводах DA1 превышает 1,25 В, на выводах светодио-да-1,5В).
Если нужно меньшее напряжение, заменяют стабилитрон DA1 резистором сопротивлением 100...680 Ом. Следующим шагом настройки требуется уста-новка на выходе устройства напряжения 3,9...4,0 В (для литиевого аккумуля-тора). Данное устройство заряжает аккумулятор экспоненциально умень-шающимся током (от примерно 0,5 А в начале заряда до нуля в конце (для литиевого аккумулятора емкостью около 1 А/ч это допустимо)). За пару ча-сов режима зарядки аккумулятор набирает до 80 % своей емкости.
О деталях
Особый элемент конструкции - трансформатор.
Трансформатор в этой схеме можно использовать только с разрезным ферри-товым сердечником. Рабочая частота преобразователя довольно велика, поэтому для трансформаторного железа нужен только феррит. А сам преоб-разователь - однотактный, с постоянным подмагничиванием, поэтому сер-дечник должен быть разрезным, с диэлектрическим зазором (между его поло-винками прокладывают один-два слоя тонкой трансформаторной бумаги).
Лучше всего взять трансформатор от ненужного или неисправного анало-гичного устройства. В крайнем случае его можно намотать самому: сечение сердечника 3...5 мм2, обмотка I-450 витков проводом диаметром 0,1 мм, обмотка II-20 витков тем же проводом, обмотка III-15 витков прово-дом диаметром 0,6...0,8 мм (для выходного напряжения 4...5 В). При намот-ке требуется строгое соблюдение направления намотки, иначе устройство будет плохо работать, или не заработает совсем (придется прикладывать усилия при налаживании - см. выше). Начало каждой обмотки (на схеме) вверху.
Транзистор VT1 - любой мощностью 1 Вт и больше, током коллектора не менее 0,1 А, напряжением не менее 400 В. Коэффициент усиления по току Ь2ь должен быть больше 30. Идеально подходят транзисторы MJE13003, KSE13003 и все остальные типа 13003 любой фирмы. В крайнем случае, при-меняют отечественные транзисторы КТ940, КТ969. К сожалению, эти транзи-сторы рассчитаны на предельное напряжение 300 В, и при малейшем повы-шении сетевого напряжения выше 220 В они будут пробиваться. Кроме того, они боятся перегрева, т. е. требуется их установка на теплоотвод. Для транзи-сторов KSE13003 и МГС13003 теплоотвод не нужен (в большинстве случаев цоколевка - как у отечественных транзисторов КТ817).
Транзистор VT2 может быть любым маломощным кремниевым, напряжение на нем не должно превышать 3 В; это же относится и к диодам VD2, VD3. Конденсатор С5 и диод VD4 должны быть рассчитаны на напряжение 400...600 В, диод VD5 должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки. Диодный мост VD1 должен быть рассчитан на ток 1 А, хотя потребляемый схемой ток не превышает сотни миллиампер - потому что при включении происходит довольно мощный бросок тока, а увеличивать сопротивление ре-зистора Шдля ограничения амплитуды этого броска нельзя - он будет силь-но нагреваться.
Вместо моста VD1 можно поставить 4 диода типа 1N4004...4007 или КД221 с любым буквенным индексом. Стабилизатор DA1 и резистор R6 можно заме-нить на стабилитрон, напряжение на выходе схемы будет на 1,5 В больше напряжения стабилизации стабилитрона.
"Общий" провод показан на схеме только для упрощения графики, его нельзя заземлять и (или) соединять с корпусом устройства. Высоковольтная часть устройства должна быть хорошо изолирована.
Оформление
Элементы устройства монтируют на плате из фольгированного стеклотексто-лита в пластмассовый (диэлектрический) корпус, в котором просверливают два отверстия для индикаторных светодиодов. Хорошим вариантом (использованным автором) является оформление платы устройства в корпус от ис-пользованной батареи типа А3336 (без понижающего трансформатора).
Источник : http://shemotehnik.ru
Название: Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению
Количество страниц: 272
Издательство: М.: ИД «Додэка-ХХI», nep. с англ., серия «Силовая электроника»
Год издания: 2008
Описание
Импульсные источники питания (ИИП) быстро идут на смену устаревшим линейным источникам питания благодаря своей высокой производительности, улучшенной стабилизации напряжения и малым габаритам. В книге подробно обсуждаются фундаментальные теоретические принципы и методы проектирования импульсных источников питания и приводятся сведения, знание которых не только поможет инженерам оптимизировать выбор серийных источников питания для своих проектов, но и позволит им разрабатывать собственные оригинальные схемы ИИП. Книга ориентирована на читателей, желающих глубже вникнуть в суть работы импульсных источников питания и их проектирования, не забираясь при этом в математические «дебри».
Особое внимание уделяется выбору соответствующих компонентов, таких, как дроссели и трансформаторы, с учётом обеспечения безопасной и надёжной работы схем ИИП. На примере предложенных автором оригинальных проектов иллюстрируются те или иные компромиссы, к которым непременно приходится прибегать при разработке импульсных источников питания. Рассматриваются как сетевые источники питания, так и преобразователи постоянного напряжения (DC/DC).
Книга охватывает все основные схемы импульсных источников питания, включая обратноходовые и прямоходовые преобразователи, мостовые, понижающие, повышающие и комбинированные схемы. В качестве примеров приведены практические схемы 220-вольтового сетевого импульсного источника питания и 110-вольтового источника бесперебойного питания.
!
Сегодня мы с вами соберем мощнейший лабораторный блок питания. На данный момент он является одним из самых мощных на YouTube.
Все началось с постройки водородного генератора. Для запитки пластин автору понадобился мощный блок питания. Покупать готовый блок типа DPS5020 не наш случай, да и бюджет не позволял. Спустя некоторое время схема была найдена. Позже выяснилось, что этот блок питания настолько универсален, что его можно использовать абсолютно везде: в гальванике, электролизе и просто для запитки различных схем. Сразу пробежимся по параметрам. Входное напряжение от 190 до 240 вольт, выходное напряжение - регулируемое от 0 до 35 В. Выходной номинальный ток 25А, пиковый - свыше 30А. Также, блок имеет автоматическое активное охлаждение в виде кулера и ограничения по току, она же защита от короткого замыкания.
Теперь, что касается самого устройства. На фото вы можете видеть силовые элементы.
От одного взгляда на них захватывает дух, но свой рассказ хотелось бы начать совсем не со схем, а непосредственно с того, от чего приходилось отталкиваться, принимая то или иное решение. Итак, в первую очередь, конструкция ограничена корпусом. Это было очень большим препятствием в построении печатных плат и размещении компонентов. Корпус был куплен самый большой, но все равно его размеры для такого количества электроники малы. Второе препятствие - это размер радиатора. Хорошо, что они нашлись в точности, подходящие под корпус.
Как видим радиаторов тут два, но входе построения объединим в один. Помимо радиатора, в корпусе нужно установить силовой трансформатор, шунт и высоковольтные конденсаторы. Они никак не влазили на плату, пришлось их вынести за пределы. Шунт имеет небольшие размеры, его можно положить на дно. Силовой трансформатор был в наличии только таких размеров:
Остальные раскупили. Его габаритная мощность 3 кВт. Это конечно намного больше чем нужно. Теперь можно переходить к рассмотрению схем и печаток. В первую очередь рассмотрим блок-схему устройства, так будет легче ориентироваться.
Состоит она из блока питания, dc-dc преобразователя, системы плавного пуска и различной периферии. Все блоки не зависят друг от друга, например, вместо блока питания можно заказать готовый. Но мы рассмотрим вариант как сделать все своими руками , а вам уже решать, что купить, а что делать также. Стоит отметить, что необходимо установить предохранители между силовыми блоками, так как при выходе из строя одного элемента, он потащит за собой в могилу остальную схему, а это вылетит вам в копеечку.
Предохранители на 25 и 30А в самый раз, так как это номинальный ток, а выдержать они могут на пару ампер больше.
Теперь по порядку о каждом блоке. Блок питания построен на всеми любимой ir2153.
Также в схему добавлен умощненный стабилизатор напряжения для питания микросхемы. Он запитан от вторичной обмотки трансформатора, параметры обмоток рассмотрим при намотке. Все остальное - это стандартная схема блока питания.
Следующий элемент схемы - это плавный пуск.
Установить его необходимо для ограничения тока зарядки конденсаторов, чтобы не спалить диодный мост.
Теперь самая важная часть блока – dc-dc преобразователь.
Его устройство очень сложное, поэтому углубляться в работу не будем, если интересно подробнее узнать про схему, то изучите самостоятельно.
Настало время переходить к печатным платам. Вначале рассмотрим плату блока питания.
На нее не вместились ни конденсаторы, ни трансформатор, поэтому на плате имеются отверстия для их подключения. Размеры фильтрующего конденсатора подбирайте под себя, так как они бывают разных диаметров.
Далее рассмотрим плату преобразователя. Тут тоже можно немного подогнать размещение элементов. Автору пришлось сместить второй выходной конденсатор вверх, так как он не вмещался. Так же можете добавить еще перемычку, это уже на ваше усмотрение.
Теперь переходим к травлению платы.
Думаю, тут нет ничего сложного.
Осталось запаять схемы и можно проводить тесты. В первую очередь запаиваем плату блока питания, но только высоковольтную часть, чтобы проверить не накосячили ли мы во время разводки. Первое включение как всегда через лампу накаливания.
Как видим, при подключении лампочки, она загорелась, а это значит, что схема без ошибок. Отлично, можно установить элементы выходной цепи, а как известно, туда нужен дроссель. Его придется изготовить самостоятельно. В качестве сердечника используем вот такое желтое кольцо от компьютерного блока питания:
С него необходимо удалить штатные обмотки и намотать свою, проводом 0,8 мм сложенным в две жилы, количество витков 18-20.
Заодно можем намотать дросселя для dc-dc преобразователя. Материалом для намотки являются вот такие кольца из порошкового железа.
В отсутствие такого, можно применить тот же материал, что и в первом дросселе. Одной из важных задач является соблюдение одинаковых параметров для обоих дросселей, так как они будут работать в параллели. Провод тот же – 0,8 мм, количество витков 19.
После намотки, проверяем параметры.
Они в принципе совпадают. Далее запаиваем плату dc-dc преобразователя. С этим проблем возникнуть не должно, так как номиналы подписаны. Тут все по классике, сначала пассивные компоненты, потом активные и в последнюю очередь – микросхемы.
Настало время заняться подготовкой радиатора и корпуса. Радиаторы соединим между собой двумя пластинками вот таким образом:
На словах это все хорошо, надо бы заняться делом. Сверлим отверстия под силовые элементы, нарезаем резьбу.
Сам же корпус тоже немного подправим, отломав лишние выступы и перегородки.
Когда все готово, приступаем к креплению деталей на поверхность радиатора, но так как фланцы активных элементов имеют контакт с одним из выводов, то необходимо их изолировать от корпуса подложками и шайбами.
Крепить будем на винты м3, а для лучшей термо передачи воспользуемся не высыхающей термопастой.
Когда разместили на радиаторе все греющиеся части, запаиваем на плату преобразователя ранее не установленные элементы, а также припаиваем провода для резисторов и светодиодов.
Теперь можно тестировать плату. Для этого подадим напряжение от лабораторного блока питания в районе 25-30В. Проведем быстрый тест.
Как видим, при подключении лампы идет регулировка по напряжению, а также ограничения по току. Отлично! И эта плата тоже без косяков.
Тут же можно настроить температуру срабатывания кулера. С помощью подстроечного резистора производим калибровку.
Сам же термистор нужно закрепить на радиаторе. Осталось намотать трансформатор для блока питания на вот таком гигантском сердечнике:
Перед намоткой необходимо рассчитать обмотки. Воспользуемся специальной программой (ссылку на нее найдете в описании под видеороликом автора, пройдя по ссылке «Источник»). В программе указываем размер сердечника, частоту преобразования (в данном случае 40 кГц). Также указываем количество вторичных обмоток и их мощность. Силовая обмотка на 1200 Вт, остальные на 10 Вт. Также нужно указать каким проводом будут мотаться обмотки, жмем кнопку «Рассчитать», тут нет ничего сложного, думаю разберетесь.
Посчитали параметры обмоток и начинаем изготовление. Первичка в один слой, вторичка в два слоя с отводом от середины.
Изолируем все с помощью термоскотча. Тут по сути стандартная намотка импульсника.
Все готово к установке в корпус, осталось разместить периферийные элементы на лицевой стороне таким образом:
Сделать это можно довольно просто, лобзиком и дрелью.
Теперь самая трудная часть - разместить все внутри корпуса. В первую очередь соединяем два радиатора в один и закрепляем его.
Соединение силовых линий будем проводить вот такой 2-ух миллиметровой жилой и проводом сечением 2,5 квадрата.
Также возникли некие проблемы с тем, что радиатор занимает всю заднюю крышку, и там невозможно вывести провод. Поэтому выводим его сбоку.
