Самодельный импульсный блок питания: Самодельный импульсный блок питания 12В 400Вт

Содержание

ИМПУЛЬСНЫЙ БП СВОИМИ РУКАМИ


   На основе готового импульсного трансформатора от компьютерного блока питания можно соорудить мощный самодельный БП на 200 ватт. Схема достаточно проста и в наладке не нуждается. Основа самотактируемый полумостовой драйвер выполненный на микросхеме IR2151.

   Сигнал генератора усиливается каскадом на мощных полевых транзисторах, транзисторы нужно укрепить на теплоотвод. Термистор любой, его можно найти в тех же компьютерных блоках питания. Резистор 47 килоом подобрать с мощностью в несколько ватт. Диод FR107 можно заменить на аналогичный импульсный диод, например на FR207 и т.п. Электролитические конденсаторы использованы для сглаживании пульсаций и подавления сетевых помех, их емкость должна быть от 22 до 470 мкф с напряжением не ниже 200 вольт. Предохранитель можно поставить на 3 ампера. Импульсный трансформатор позволяет получить двухполярное напряжение 12 или 2 вольт, следовательно на выходе при желании можно получить 5 вольт, 10 вольт, 12вольт или 24 вольта.

 

   Таким блоком питания можно питать достаточно мощные усилители низкой частоты или же приспособить блок под обыкновенный 12 вольтовый усилитель из серии TDA. Кроме этого блок питания можно дополнить регулятором напряжения и использовать в качестве импульсного лабораторного блока питания. 

   В качестве выпрямителей можно использовать быстрые или ультрабыстрые диоды на 4-10 ампер, отлично подходят диодные сборки из компьютерных блоков питания, там обычно ставят диоды шоттки с током до 20 ампер, диоды тоже желательно укрепить на теплоотвод, но только в том случае, если блок питания предназначен для работы на нагрузку от 100 ватт. Данный блок питания можно использовать как зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, поскольку выходной ток более 10 ампер!


Поделитесь полезными схемами

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР НА 600 ВАТТ

    Этот китайский автомобильный инвертор можно приобрести буквально в любом магазине электроники, стоит чуть больше 25$. От себя могу сказать то, что только цена компонентов, которые использованы в этом инверторе уже превышает стоимость устройства. 


РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

   В этой статье мы рассмотрим достаточно мощный, на ток до 5 ампер, самодельный регулируемый блок питания на напряжения 1-36 В.




СХЕМА САМОДЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА

   Берем две пальчиковые батарейки и через резистор в 5 ом подключаем к диоду. Минус напрямую подключаем к среднему выводу диода, плюс сначала левому , потом правому выводу (можно и наоборот) и смотрим, пока лазер слегка не засветится красным светом. 


cxema.org — Мощный импульсный блок питания

В радиолюбительской практике многие самодельные конструкции остаются на полках без внимания по той причине, что не имеют блока питания. Одна из самых повторяемых конструкций — усилитель мощности низкой частоты, которому тоже нужен источник питания. Сетевые трансформаторы для запитки мощных усилителей стоят немало денег, да и размеры и вес иногда некстати. По этому в последнее время широкое применение нашли импульсные блоки питания. Эти блоки имеют полностью электронную начинку и работают в импульсном режиме. За счет повышенной рабочей частоте удается резким образом уменьшить размеры и вес источника питания. Схема такого блока питания была найдена в одном из зарубежных сайтов, недолго думая, решил повторить конструкцию.

Конструкция отличается особой простотой и дешевизной, в моем случае было потрачено всего 5$ на транзисторы и микросхему, все остальное можно найти в нерабочем компьютерном блоке питания.

Мощность такого блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно только поменять диодный выпрямитель и электролиты, вместо 220 мкФ, поставить на 470.

Термистор — любой, он сохранит транзисторы во время броска напряжения при подачи питания.

Имеется также сетевой фильтр, который состоит из дросселя и пленочных конденсаторов, в какой-то мере сглаживает сетевые помехи и пульсации.

Выпрямитель можно взять готовый, от компьютерного БП или собрать мост из диодов с током 3 А и более, обратное напряжение диодов не менее 400Вольт.

Полевые ключи — в моем случае использовались мощные силовые транзисторы IRF740 с рабочим напряжением 400 Вольт при токе 10 Ампер.

Ключи установлены на общий теплоотвод, но изолированы от него во избежания коротких замыканий. Выбор транзисторов не критичен, в ходе работы они у меня остаются холодными даже с выходной нагрузкой 50 ватт (при этом транзисторы без теплоотводов).

Трансформатор — выпаян из блока питания АТХ.

Сердцем блока питания является драйвер IR2153, она же и является задающим генератором. Драйвер достаточно мощный и номинал выходного сигнало достаточен для управления полевыми ключами. В случае использования микросхем в обычном DIP корпусе, нужен ультрабыстрый или быстрый диод, подключенный в прямом направлении от 1 к 8 выводу.

Собранная схема заработает сразу, если с монтажом ничего не перепутали. Ограничительный резистор 47 к для питания микросхемы нужен с мощностью 1-2 ватт, в моем случае нужного резистора не нашлось, поэтому использовал два резистора, суммарное сопротивление которых 47к. Этот резистор в ходе работы может чуть перегреться, но это не страшно и вполне нормально.

На выходе трансформатора можно использовать импульсные или быстрые диоды, можно также ставить диодные сборки Шоттки из компьютерных БП, как право, они рассчитаны на большие токи. Можно применять также отечественные диоды серии КД213А, которые могут работать на частотах до 100кГц, а максимальный допустимый ток доходит до 10Ампер.

Первый запуск схемы нужно проводить с последовательно подключенной лампой накаливания на 220 Вольт 100 — 150 ватт, чтобы при неправильном монтаже схема не взорвалась.

ЧТО СДЕЛАТЬ, ЕСЛИ СХЕМА НЕ ЗАРАБОТАЛА? (несколько советов)

Если схема при первом включении не заработала, то в первую очередь проверьте в лишний раз монтаж, а вначале работ тщательно проверяйте компоненты на исправность.

На выход трансформатора подключите галогенную лампу на 20 ватт, которая будет играть в роль контрольной лампочки. Если при включении лампа начнет мигать, а схема будет издавать свист, то скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы. В таком случае нужно понизить номинал резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40килоом и так до тех пор, пока не нормализуется работа генератора.

Нормально настроенная и рабочая схема не должна издавать слышимых звуков, транзисторы без выходной нагрузки должны быть холодными, на каждом конденсаторе должно быть 150 160 вольт постоянного тока. Если один из конденсаторов греется, то проверьте мост, скорее всего имеется неисправный диод и на конденсатор поступает переменный ток. После устранения неполадок замените конденсатор и включите схему.

Такой блок питания можно использовать в качестве лабораторного блока питания, или зарядного устройства для мощных кислотных аккумуляторов автомобиля, мы лишь представили вариант сборки, а где применить — ваша фантазия. Оставайтесь с нами, станьте подписчиком нашей группы ВК и будьте в курсе о новых обновлениях.

Плата в формате Sprint-layout

С уважением — АКА КАСЬЯН

Самодельный импульсный блок питания 12 вольт 2 ампера


Задумал я сделать импульсный блок питания на 12V 4A своими руками, выбрал схему, посоветовался с людьми на форуме, спаял. В результате отладки выяснилось, что нагрузку 4А, данный самодельный блок питания, не сможет держать, но с 2А он справится отлично.
За основу взята схема дежурки пользователя Starichok51. Она получила дополнения, например, обзавелась фильтрами, а также, претерпела ряд изменений номиналов, позволяющих сделать блоки питания более мощным.

Трансформатор для данного импульсного блока питания  я использовал с сердечником EI-28. У боковых частей E части было полное примыкание к I части, а у средней – имелся заводской зазор в 0,65 мм.  Трансформатор пришлось перематывать несколько раз.
В первый раз обмотки были следующими: I – 46 витков (Ø – 0.36 мм), I I – 5 витков (Ø – 1 мм х 3), обратная связь – 4 витка (Ø – 0.22 мм). Индуктивность первичной обмотки — 490 uH. Вторичная обмотка и ОС находились между двумя половинами первичной. При этом был избыточный нагрев транзистора даже при малых нагрузках, напряжение ОС – выше необходимого.
Во второй раз перемотал трансформатор по совету пользователя Starichok51, из расчета на 12В 4А: I – 36 витков (Ø – 0.36 мм), I I – 4 витков (Ø – 1 мм х 2), обратная связь – 2 витка (Ø – 0.36 мм). Индуктивность первичной обмотки – порядка 250 uH. Как и в первом случае, первичная обмотка разделена на две половины. Блок питания при таких обмотках запускался в узком диапазоне подбираемых деталей. Но даже в тот момент, когда он запускался, его работа была нестабильна и «прожорливой».
В третий раз перемотал трансформатор по своему усмотрению. Точнее, взял имеющийся кусок провода Ø 0.36 мм и намотал его весь. Получилось, что ко второй половине первичной обмотке добавил еще 26 витков. В сумме – первичная обмотка составляла 62 витка, проводом Ø – 0.36 мм. Индуктивность первичной обмотки – ориентировочно составила 850 uH. Блок питания начал вести себя более-менее адекватно.
Для достижения максимальной стабильности и производительности, начал подбирать номиналы R9+C5, R2, C7+R11. Те, на которых я остановился, указаны на схеме. Также, вместо транзистора C5027, запаивал C5763. У последнего оказался нагрев без радиатора на 2-3 градуса ниже. В качестве радиатора использовал алюминиевую пластину, толщиной 2 мм и площадью 15 см2, изогнутую таким образом, чтобы она поместилась в корпусе и не контактировала с остальными деталями. Транзистор посажен на теплопроводящую пасту.
L1 сделал самостоятельно. Его конструкцию подсмотрел из АТ компьютерного блока питания. В оригинальном исполнение кольцо имело внешний диаметр 17 мм, а ширину – 8 мм, обмотки имели по 18 витков Ø – 0.5 мм. Я подобрал кольцо, от материнской платы, похожее по габаритам, а в качестве проводов использовал часть витой пары. L2 – готовый дроссель (выпаянный не помню откуда). Сердечник L2 в высоту 20мм, Ø – 5 мм, обмотка – 18 витков Ø – 1 мм, индуктивность 3,9uH.
 

Привожу фотографию первой версии печатной платы с расположенной на ней элементами. Т.к. в процессе отладки, схема претерпела изменения, разводку печатной платы подправил под конечный результат. Разводку печатной платы данного самодельного блока питания 12V 2A в формате *.lay6 можно скачать ЗДЕСЬ. Печатная плата разводилась под имеющийся в наличии корпус. Для дополнительного охлаждения элементов схемы, в корпусе просверлил вентиляционные отверстия.
Выражаю свою благодарность пользователям Starichok51 и Serj66610, которые принимали активное участие в процессе обсуждения отладки данного блока питания.

Импульсный блок питания 24в 3а своими руками

Импульсные источники питания (ИИП) обычно являются достаточно сложными устройствами, из-за чего начинающие радиолюбители стремятся их избегать. Тем не менее, благодаря распространению специализированных интегральных ШИМ-контроллеров, есть возможность конструировать достаточно простые для понимания и повторения конструкции, обладающие высокими показателями мощности и КПД. Предлагаемый блок питания имеет пиковую мощность около 100 Вт и построен по топологии flyback (обратноходовой преобразователь), а управляющим элементом является микросхема CR6842S (совместимые по выводам аналоги: SG6842J, LD7552 и OB2269).

Внимание! В некоторых случаях для отладки схемы может понадобится осциллограф!

Технические характеристики

Размеры блока: 107х57х30 мм (размеры готового блока с Алиэкспресс, возможны отклонения).
Выходное напряжение: версии на 24 В (3-4 А) и на 12 В (6-8 А).
Мощность: 100 Вт.
Уровень пульсаций: не более 200 мВ.

На Али легко найти множество вариантов готовых блоков по этой схеме, например, по запросам вида «Artillery power supply 24V 3A», «Блок питания XK-2412-24», «Eyewink 24V switching power supply» и тому подобным. На радиолюбительских порталах данную модель уже окрестили «народной», ввиду простоты и надёжности. Схемотехнически варианты 12В и 24В различаются незначительно и имеют идентичную топологию.

Обратите внимание! В данной модели БП у китайцев весьма высок процент брака, поэтому при покупке готового изделия перед включением желательно тщательно проверять целостность и полярность всех элементов. В моём случае, например, диод VD2 имел неверную полряность, из-за чего уже после трёх включений блок сгорел и мне пришлось менять контроллер и ключевой транзистор.

Подробно методология проектирования ИИП вообще, и конкретно этой топологии в частности, тут рассматриваться не будет, ввиду слишком большого объёма информации — см. отдельные статьи.

Далее подробно разберём назначение элементов в схеме.


Импульсный блок питания мощностью 100Вт на контроллере CR6842S.

Назначение элементов входной цепи

Рассматривать схему блока будем слева-направо:

F1 Обычный плавкий предохранитель.
5D-9 Терморезистор, ограничивает бросок тока при включении блока питания в сеть. При комнатной температуре имеет небольшое сопротивление, ограничивающее броски тока, при протекании тока разогревается, что вызывает снижение сопротивления, поэтому в дальнейшем не влияет на работу устройства.
C1 Входной конденсатор, для подавления несимметричной помехи. Ёмкость допустимо немного увеличить, желательно чтобы он был помехоподавляющим конденсатором типа X2 или имел большой (10-20 раз) запас по рабочему напряжению. Для надёжного подавления помех должен иметь низкие ESR И ESL.
L1 Синфазный фильтр, для подавления симметричной помехи. Состоит из двух катушек индуктивности с одинаковым числом витков, намотанных на общем сердечнике и включенных синфазно.
KBP307 Выпрямительный диодный мост.
R5, R9 Цепочка, необходимая для запуска CR6842. Через неё осуществляется первичный заряд конденсатора C4 до 16.5В. Цепь должна обеспечивать ток запуска не менее 30 мкА (максимум, согласно даташиту) во всём диапазоне входных напряжений. Также, в процессе работы посредством этой цепочки осуществляется контроль входного напряжения и компенсация напряжения при котором закрывается ключ — увеличение тока, втекающего в третий пин, вызывает понижение порогового напряжения закрытия ключа.
R10 Времязадающий резистор для ШИМ. Увеличение номинала данного резистора уменьшит частоту переключения. Номинал должен лежать в пределах 16-36 кОм.
C2 Сглаживающий конденсатор.
R3, C7, VD2 Снабберная цепь, защищающая ключевой транзистор от обратных выбросов с первичной обмотки трансформатора. R3 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C3 Конденсатор, шунтирующий межобмоточную ёмкость. В идеале должен быть Y-типа, либо же должен иметь большой запас (15-20 раз) по рабочему напряжению. Служит для уменьшения помех. Номинал зависит от параметров трансформатора, делать слишком большим нежелательно.
R6, VD1, C4 Данная цепь, запитываясь от вспомогательной обмотки трансформатора образует цепь питания контроллера. Также данная цепь влияет на цикл работы ключа. Работает это следующим образом: для корректной работы напряжение на седьмом выводе контроллера должно находиться в пределах 12.5 — 16.5 В. Напряжение 16.5В на этом выводе является порогом, при котором происходит открытие ключевого транзистора и энергия начинает запасаться в сердечнике трансформатора (в это время микросхема питается от C4). При понижении ниже 12.5В микросхема отключается, таким образом конденсатор C4 должен обеспечивать питание контроллера пока из вспомогательной обмотки не поступает энергии, поэтому его номинала должно быть достаточно чтобы удерживать напряжение выше 12. 5В пока ключ открыт. Нижний предел номинала C4 следует рассчитывать исходя из потребления контроллера около 5 мА. От времени заряда данного конденсатора до 16.5В зависит время закрытого ключа и определяется оно током, который может отдать вспомогательная обмотка, при этом ток ограничивается резистором R6. Кроме всего прочего, посредством данной цепи в контроллере предусмотрена защита от перенапряжения в случае выхода из строя цепей обратной связи — при превышении напряжения выше 25В контроллер отключится и не начнёт работать пока питание с седьмого пина не будет снято.
R13 Ограничивает ток заряда затвора ключевого транзистора, а также обеспечивает его плавное открытие.
VD3 Защита затвора транзистора.
R8 Подтяжка затвора к земле, выполняет несколько функций. Например, в случае отключения контроллера и повреждения внутренней подтяжки данный резистор обеспечит быстрый разряд затвора транзистора. Также, при корректной разводке платы обеспечит более короткий путь тока разряда затвора на землю, что должно положительно сказаться на помехозащищённости.
BT1 Ключевой транзистор. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R7, C6 Цепь служит для сглаживания колебаний напряжения на токоизмерительном резисторе.
R1 Токоизмерительный резистор. Когда напряжение на нём превышает 0.8В контроллер закрывает ключевой транзистор, таким образом регулируется время открытого ключа. Кроме того, как уже говорилось выше, напряжение при котором будет закрыт транзистор также зависит от входного напряжения.
C8 Фильтрующий конденсатор оптопары обратной связи. Допустимо немного увеличить номинал.
PC817 Опторазвязка цепи обратной связи. Если транзистор оптопары закроется это вызовет повышение напряжения на втором выводе контроллера. Если напряжение на втором выводе будет превышать 5.2В дольше 56 мс, это вызовет закрытие ключевого транзистора. Таким образом реализована защита от перегрузки и короткого замыкания.

В данной схеме 5-й вывод контроллера не используется. Однако, согласно даташиту на контроллер, на него можно повесить NTC-термистор, который обеспечит отключение контроллера в случае перегрева. Стабилизированный выходной ток данного вывода — 70 мкА. Напряжение срабатывания температурной защиты 1.05В (защита включится при достижении сопротивления 15 кОм). Рекомендуемый номинал термистора 26 кОм (при 27°C).

Параметры импульсного трансформатора

Поскольку импульсный трансформатор это один из самых сложных в проектировании элементов импульсного блока, расчёт трансформатора для каждой конкретной топологии блока требует отдельной статьи, поэтому подробного описания методологии тут не будет, тем не менее для повторения описываемой конструкции следует указать основные параметры используемого трансформатора.

Следует помнить, что одно из важнейших правил при проектировании — соответствие габаритной мощности трансформатора и выходной мощности блока питания, поэтому первым делом, в любом случае, выбирайте подходящие вашей задаче сердечники.

Чаще всего данная конструкция поставляется с трансформаторами, выполненными на сердечниках типа EE25 или EE16, либо аналогичных. Собрать достаточно информации по количеству витков в данной модели ИИП не удалось, поскольку в разных модификациях, несмотря на схожие схемы, используются различные сердечники.

Увеличение разницы в количестве витков ведёт к уменьшению потерь на переключение ключевого транзистора, но повышает требования к его нагрузочной способности по максимальному напряжению сток-исток (VDS).

Для примера, будем ориентироваться на стандартные сердечники типа EE25 и значение максимальной индукции Bmax = 300 мТ. В этом случае соотношение витков первой-второй-третьей обмотки будет равно 90:15:12.

Следует помнить, что указанное соотношение витков не является оптимальным и возможно потребуется корректировка соотношений по результатам испытаний.

Первичную обмотку следует наматывать проводником не тоньше 0.3мм в диаметре. Вторичную обмотку желательно выполнять сдвоенным проводом диаметром 1мм. Через вспомогательную третью обмотку течёт малый ток, поэтому провода диаметром 0.2мм будет вполне достаточно.

Описание элементов выходной цепи

Далее кратко рассмотрим выходную цепь источника питания. Она, в общем-то, совершенно стандартна, от сотен других отличается минимально. Интересна может быть лишь цепочка обратной связи на TL431, но её мы тут подробно рассматривать не будем, потому что про цепи обратной связи есть отдельная статья.

VD4 Сдвоенный выпрямительный диод. В идеале подбирать с запасом по напряжениютоку и с минимальным падением. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R2, C12 Снабберная цепь для облегчения режима работы диода. R2 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C13, L2, C14 Выходной фильтр.
C20 Керамический конденсатор, шунтирующий выходной конденсатор C14 по ВЧ.
R17 Нагрузочный резистор, обеспечивающий нагрузку для холостого хода. Также через него разряжаются выходные конденсаторы в случае запуска и последующего отключения без нагрузки.
R16 Токоограничивающий резистор для светодиода.
C9, R20, R18, R19, TLE431, PC817 Цепь обратной связи на прецизионном источнике питания. Резисторы задают режим работы TLE431, а PC817 обеспечивает гальваническую развязку.

Что можно улучшить

Вышеописанная схема обычно поставляется в готовом виде, но, если собирать схему самому, ничто не мешает немного улучшить конструкцию. Модифицировать можно как входные, так и выходные цепи.

Если в ваших розетках земляной провод имеет соединение с качественной землёй (а не просто ни к чему не подключен, как это часто бывает), можно добавить два дополнительных Y-конденсатора, соединённых каждый со своим сетевым проводом и землёй, между L1 и входным конденсатором C1. Это обеспечит симметрирование потенциалов сетевых проводов относительно корпуса и лучшее подавление синфазной составляющей помехи. Вместе с входным конденсатором два дополнительных конденсатора образуют т.н. «защитный треугольник».

После L1 также стоит добавить ещё один конденсатор X-типа, с той же ёмкостью что у C1.

Для защиты от импульсных бросков напряжения большой амплитуды целесообразно параллельно входу подключать варистор (например 14D471K). Также, если у вас есть земля, для защиты в случае аварии на линии электроснабжения, при которой вместо фазы и нуля фаза попадаётся на оба провода, желательно составить защитный треугольник из таких же варисторов.


Защитный треугольник на варисторах.

При повышении напряжения выше рабочего, варистор снижает своё сопротивление и ток течёт через него. Однако, ввиду относительно низкого быстродействия варисторов, они не способны шунтировать скачки напряжения с быстро нарастающим фронтом, поэтому для дополнительной фильтрации быстрых скачков напряжения желательно параллельно входу подключать также двунаправленный TVS-супрессор (например, 1. 5KE400CA).

Опять же, при наличии земляного провода, желательно добавить на выход блока ещё два Y-конденсатора небольшой ёмкости, включенных по схеме «защитного треугольника» параллельно с C14.

Для быстрой разрядки конденсаторов при отключении устройства параллельно входным цепям целесообразно добавить мегаомный резистор.

Каждый электролитический конденсатор желательно зашунтировать по ВЧ керамикой малой ёмкости, расположенной максимально близко к выводам конденсатора.

Ограничительный TVS-диод будет не лишним поставить также и на выход — для защиты нагрузки от возможных перенапряжений в случае проблем с блоком. Для 24В версии подойдёт, например 1.5KE24A.

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 0.8-24В 50 ВАТТ

Устройство собрано модульно (в корпусе от картриджа HP размером 100х75х55):

  1. Основная плата со своим импульсным стабилизатором напряжения 5 вольт на MC34063 и схема измерения напряжения и тока на Atmega8 с индикацией на трехразрядных светодиодным индикаторах (ОК и ОА, в архиве обе прошивки VA_Atm8+_CC. hex и VA_Atm8+_CA.hex соответственно).
  2. Выпрямитель с импульсным регулируемым понижающим преобразователем на MP1584 (входное 28В и выходное 0.8..25В, с небольшой переделкой), возможно применение преобразователя на LM2576 готового модуля или самодельного, печатка в архиве (при этом диапазон напряжений для этого вольтметра будет 1.20..37.0В). Схема и плата такого варианта есть в архиве. При этом нужно учитывать, что у LM2576, LM2596 входное и выходное напряжение 40В и 37В, у LM2576HV 57В и 60В, а минимальное напряжение у всех перечисленных DC-DC 1,2В. В архиве есть все варианты прошивок для токов и напряжений, в зависимости от примененного DC-DC преобразователя и для всех вариантов индикаторов. Необходимо также подобрать входной делитель (R2), чтобы максимальные показания были почти в верхнем положении ползунка подстроечного резистора RV4.
  3. Импульсный блок питания для галогенных ламп 60 Ватт ZORN. Его придется немного модифицировать, как это сделать я расскажу позже. Возможно применение более мощного блока электронного трансформатора или обычного трансформатора, в последнем случае необходимо заменить высокочастотные диоды D1-D4 на обычный диодный мост.

В корпусе (крышке) прорезается окно под светодиодные индикаторы и колодка для подключения нагрузки, сбоку высверливается отверстие под регулятор напряжения. Вставляется плата индикации и измерения, закрепляется несколькими каплями термоклея. Плата изнутри прикрывается защитной пластинкой из электрокартона или пластика, вырезанного по размерам платы. На нее устанавливается плата выпрямителя с регулируемым преобразователем. Светодиодные индикаторы прикрываются прозрачным светофильтром. Сзади второй половинки картриджа (донышке) сверлится отверстие под сетевой шнур и дремелем вырезается прямоугольное окно под выключатель. Затем крепится плата электронного трансформатора несколькими каплями термоклея. Обе половинку картриджа скрепляются металлическими пластинами размером 6х25 с резьбовыми отверстиями под винтики с утопающей головкой М3х12.

Шунт для амперметра от китайского вольтметра BT830 или BT890. Напряжение, пропорциональное току усиливается операционным усилителем на LM358 и далее поступает на АЦП7 контроллера Atmega8. Измеряемое напряжение через делитель поступает на другой вход АЦП6. В обоих каналах предусмотрена подстройка с помощью многооборных резисторов выводимой информации (подстройка тока и напряжения). Для повышения точности измерения тока до единиц миллиампер и напряжения до милливольт, применен оверсемплинг с фильтрацией напряжения от случайных помех (всего 64 замера приблизительно через 1 миллисекунду, сортируются пузырьковым методом и суммируются 16 средних значений, а делятся только на четыре). Затем уже отфильтрованная с дополнительными двумя разрядами величина поступает на фильтр Кальмана. Такая двойная фильтрация позволяет измерять даже импульсное напряжение, при этом показания стабильны и не «прыгают». Вольтметр имеет два автоматических режима измерения 0,00. 9,99В и 10,0. 30,0В, амперметр имеет один режим измерения 0,00. 3,00А. Индикаторы работают в прерывании микроконтроллера TIMER0 и мерцания вообще не заметно. В момент каждого прерывания подсвечивается только один разряд и продолжает подсвечивать это знакоместо до следующего прерывания. Можно сделать, что будут подсвечиваться парно первый разряд первого и второго индикатора, затем второй LCD1 и LCD2 и т.д., но тогда нужно отказаться от двух пределов измерения вольтметра, так как запятые будут синхронны для обоих индикаторов. Программа с оптимизацией по скорости занимает в памяти микроконтроллера всего чуть более 28%. Возможно добавить звуковую или светодиодную сигнализацию при превышении мощности и тока. У контроллера остались свободные ноги, возможно измерять температуру внутри корпуса и при превышении определенного порога отключать DC-DC преобразователь.

Типовая схема электронного трансформатора

Переделка схемы занимает немного времени. Увеличиваем количество витков на вторичной обмотке трансформатора Т2. Можно простым продеванием провода ПЭД 0.8-1.2 около 40 витков. Включаем трансформатор с нагруженной лампой на 24В и замеряем напряжение, оно должно быть порядка 20 вольт или сматываем вторичку, считая витки, и наматываем новый провод (количество витков должно быть в два раза больше деленное на 1. 2). На плате выпаиваются концы обмотки обратной связи и вместо нее устанавливается перемычка, прямо на плате. Затем на трансформаторе Т1 многожильным проводом делается 1 виток простым продеванием, затем не разрезая провод делаем 1-2 витка на Т2 и в разрыв концов впаиваем резистор 5-10 Ом 1 Вт. Затем подпаиваем электролитический конденсатор 47-100 мкФ на 400В к выходу диодного моста, где обозначены + и -. Желательно также транзисторы 13003 поменять на 13007, 13009. Можно на транзисторы закрепить небольшие пластинчатые изоляторы из алюминия на каждый транзистор или общий через изолирующие прокладки. Достоинством этого импульсного блока питания является то, что он не боится кратковременных коротких замыканий на выходе и малые размеры. На этом переделка электронного трансформатора закончена и можно переходить к следующему этапу.

Внешний вид, переделанного электронного трансформатора

Готовый импульсный понижающий преобразователь напряжения на MP1584

Схема регулятора напряжения на плате с готовым модулем на MP1584

Готовая плата с модулем на MP1584

Модуль подвергается небольшой переделке. Выпаивается подстроечный резистор и вместо его впаивается переменный резистор на 200 кОм. Если не предполагается изготавливать плату под этот модуль, можно поступить проще. Прямо на готовую плату с МР1584 к средним выводам Vin-, Vin+ и Vout-, Vout+ подпаять конденсаторы на 33-330 мкФ 50-68В.

Готовый импульсный преобразователь на LM2596

Здесь тоже нужна небольшая переделка. Выпаивается подстроечный резистор, на плате его уже нет (слева, внизу три контактные площадки) и вместо его впаивается переменный резистор того же номинала. Обычно 10 кОм.

Схема самодельного регулятора напряжения на LM2576

Печатная плата самодельного регулятора напряжения на LM2576

3D вид печатной платы регулятора на LM2576

(плата в этот раз не изготавливалась, в связи с отсутствием LM2576, в наличии только LM2575, но они слабее)

Контроллер прошивался самодельным программатором AVRISP.

Перед этим необходимо сделать самодельный переходник. Берем разъем ВН-10 вилку и подпаиваем проводки к VCC, GND, MISO, MOSI, SCK.

Устройство во время отладки и прошивки.

Припаяны провода от самодельного переходника ISP разъема.

Контроллер прошивается в среде CodeVisionAVR.

Фьюзы выставляются согласно рисунку. Возможно использовать WinAVR, выставив внутренний генератор 8 мГц. Остальное как есть.

Или в любой программе для прошивки (AVRDude), выставив фьюзы,

согласно этому рисунку.

Для наладки подключаем к выходу блока питания резистор, например 10 Ом 10 Ватт 1% и мультиметр в режиме измерения напряжения, предел 20В. Выставляем напряжение 1В и подстроечным резистором RV4 добиваемся показаний 1.00 В. Затем резистором RV3 устанавливаем показания 0.10А. Проверяем для других напряжений 5В — 0,5А, 10В — 1А. Такой калибровки для указателя напряжения и тока для блока питания достаточно. Далее проверять не следует, задымится резистор нагрузки. У меня подключен 5.6 Ом 5% 7Вт.

В ходе экспериментов, я заменил преобразователь на LM2576 преобразователем на МР1584, не посмотрев, что на нем не распаяны электролиты. Показания слегка стали подергиваться и я сразу схватился за усовершенствование программы. Сделал побольше временные задержки перед замерами и уменьшил коэффициент в фильтре Кальмана. При этом на изменения напряжения блока, показания реагировали лениво, несколько секунд, но замирали и стояли, как вкопанные и соответствовали показаниям мультиметра. Только после этого я догадался взглянуть осциллографом на выходе блока (параллельно нагрузке) и ужаснулся. На выходе была сплошная переменка. Электронный трансформатор лупил на 50 кГц и я видел удвоенную частоту в 100 кГц. После подпаивания сглаживающих конденсаторов, все встало на свои места и я вернул в программе прежние величины, откомпилировал и прошил заново. Все перечисленные выше модули я покупал на EBay да и остальные радиодетали тоже. Обычно заказываю десятками, для меня такого количества достаточно и выходит дешевле. Например, готовый модуль MP1585 обошелся мне около 4$ за десяток. LM2576 вообще копеечные, но лучше заказывать LM2596, т.к. у последних выше частота преобразования и потребуется дроссель меньшей индуктивности. SMD резисторы и конденсаторы нужно брать упаковками по 500-1000 штук разных номиналов.

Акопов Роберт UN7RX, arg777 (at) mail.ru
http://arcalc.do.am/

Импульсный блок питания рассчитан на выходное напряжение в пределах 20-28В, при максимальном долговременном токе нагрузки 10А без принудительного охлаждения и до 18А при использовании вентилятора. В качестве контроллера используется широко распространенная в промышленных устройствах микросхема UC 3825. Ее выбор был обусловлен, прежде всего, наличием. Ну, а раз она является (наряду с 3525) промышленным стандартом, то и не пришлось долго раздумывать.

Блок питания представляет собой типовой полумост с оптронной развязкой ОС по напряжению. Защита по току осуществляется с помощью трансформатора тока.

К особенностям можно отнести повышенные требования к монтажу и конструкции. Причин тут несколько. Во-первых, примененный контроллер имеет высокую граничную рабочую частоту, управляющие входы контроллера достаточно высокоимпедансные и чувствительны к наводкам. Это обязывает соблюдать некоторые правила монтажа такого контроллера и его обвязки. Во-вторых, специфика применения данного БП предъявляла жесткие требования по различным помехам, как радиочастотным, так и акустическим. Последнее наложило ограничение на разработку конструкции, в частности, на минимизацию габаритов и размещение некоторых компонентов. Часто используемое «компьютерное» расположение силовых элементов и радиаторов было исключено, как и применение комплектующих рассчитанными на эксплуатацию в основном, в режиме обдува, то есть, без заметного запаса по параметрам. Это касается прежде всего размеров сердечников трансформатора и дросселя L1.

Схему БП можно условно разделить на три части. Первая — это входные цепи питания, содержащие противопомеховый фильтр, варистор и узел ограничения броска тока заряда конденсатора фильтра питания, состоящий из резистора R 16 и простейшего реле времени на транзисторе VT 4. Вторая – узел контроллера, выделенный синим цветов. И третья, силовая, преобразовательная часть, с фильтром на выходе.

В зависимости от требований, используется также плата дополнительных фильтров, если в этом есть необходимость.

Рисунки печатных плат в формате lay можно скачать здесь.
На печатных платах детали не промаркированы, но учитывая несложность конструкции, определить их соответствие принципиальной схеме, несложно.
Схема собрана на двух печатных платах, основной и субплате контроллера. Так удалось решить проблему с чувствительностью этой микросхемы к различного рода наводкам. Обратите внимание, что субплата контроллера двусторонняя, на одной смонтированы SMD компоненты, а другая сторона в виде сплошной фольги, использована как общий провод и экран.
Конденсатор С6 установлен навесным монтажом, поверх С7.

Данные намоточных компонентов:

Трансформатор Tr1 намотан на сердечнике из феррита N67 размером 26х6х6 и содержит 3х16 витков провода ПЭЛШО 0.35.
Tr2 выполнен на таком же феррите, размер сердечника 42х10х20, первичная обмотка выполнена литцендратом из проводов 0.08 и суммарным диаметром скрутки 1мм, с общей шелковой изоляцией и содержит 17 витков.
Вторичная обмотка — 2х5 витков медной ленты толщиной 0.4 и шириной 12 мм.
Вспомогательная обмотка для питания контроллера содержит 2х3 витка провода ПЭЛШО 0.35

Дроссель L1 на кольце из спеченного мопермаллоя, проницаемостью 63. Размеры кольца 28х15х15, цвет защитного покрытия — желтый, с белым торцом. Число витков — 25.
Трансформатор тока использован готовый, первичная обмотка представляет собой пропущенный в отверстие кольца провод МГТФ c диаметром жилы ок. 1.5мм.
Вторичка — примерно 150 — 200 витков провода на кольце М16х8х6, проницаемость около 2000.
Дроссель L2 готовый, на ферритовом стержне, диаметр провода 2мм.

Дросселя внешних фильтров выполнены на ферритовых сердечника с высокой проницаемостью (4000) , при их намотке следует правильно расположить обмотки, чтобы исключить подмагничивание сердечника — для этого каждая полуобмотка мотается на свой половине кольца, а направление намоток должно быть противофазным.

Следует отметить, что зачастую, применение тех, или иных деталей, определялось их наличием, а не обязательной необходимостью применять именно этот компонент. При повторении ИБП стоит это учитывать.
Обратите внимание на обязательное подключение конденсатора С27 к корпусу радиатора. В противном случае могут возникнуть паразитные колебания. Реле Rel1 любое, на рабочее напряжение 24В и ток через контакты не менее 3А.

Внешний вид ИБП:

Вид сбоку на монтаж силовых полупроводников:

Обратите внимание на то, что выходная отрицательная шина питания, заземлена на радиатор при помощи полоски медной фольги шириной 10мм, которая заведена под стойку платы и прижата винтом крепления.

Самодельный импульсный блок питания — Морской флот

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 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-0,25 220/12

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.

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.

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 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 БП
  • внешние блоки питания;
  • электронный балласт для осветительных приборов;
  • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.

Импульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

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

Принципиальная 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.

Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов.

Построить блок питания будет ненамного сложнее, чем прочитать эту статью. И уж точно, это будет проще, чем найти низкочастотный трансформатор подходящей мощности и перемотать его вторичные обмотки под свои нужды.

Вступление.

В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.

Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.

А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания.

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. 🙂 Проверено на практике.

Здесь подробно рассказано, как произвести самые простые расчёты импульсного трансформатора, а так же, как его правильно намотать… чтобы не пришлось подсчитывать витки. 🙂

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мыльниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью 20 Ватт.

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.

Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60ºC, а транзисторов – 42ºC. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.

На картинке действующая модель БП.

Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт. Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц. Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц Температура трансформатора – 60ºС Температура транзисторов – 42ºС

Блок питания мощностью 100 Ватт.

Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.

Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.

Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз бо’льшие предельно-допустимые токи.

Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!

На чертеже изображено соединение транзистора с радиатором охлаждения в разрезе.

  1. Винт М2,5.
  2. Шайба М2,5.
  3. Шайба изоляционная М2,5 – стеклотекстолит, текстолит, гетинакс.
  4. Корпус транзистора.
  5. Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
  6. Прокладка – слюда, керамика, фторопласт и т.д.
  7. Радиатор охлаждения.

А это действующий стоваттный импульсный блок питания.

Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.

Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.

Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.

Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.

Температура транзисторов – 75ºC.

Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см².

Температура дросселя TV1 – 45ºC.

TV2 – 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)

Выпрямитель.

Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовая схема.

2. Схема с нулевой точкой.

Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.

Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ватт.

100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.

100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности. 🙂

В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.

При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку между исследуемым ИБП и осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

А это уже изображение реального стенда для ремонта и наладки импульсных БП, который я изготовил много лет назад по схеме, расположенной выше.

Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

Будьте осторожны, берегитесь ожога!

Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!

То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.

Как наладить импульсный блок питания?

Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.

Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.

Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.

Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.

Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65ºС, то нужно уменьшить мощность нагрузки.

Не рекомендуется доводить температуру трансформатора выше 60… 65ºС, а транзисторов выше 80… 85ºС.

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.

VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.

L0, C0 – фильтр питания.

R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.

Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.

R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.

R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.

R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.

R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.

VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.

TV1 – трансформатор обратной связи.

L5 – балластный дроссель.

C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.

Довольно компактное и легкое зарядное устройство можно изготовить в случае замены трансформаторного блока питания на импульсный блок питания. Простой ИИП можно изготовить с внедрением микросхемы IR2153, которая довольно неплохо работает в схемах сетевых иип.

Представленная схема отличается от аналогичных там, что питание идет не от шины 310 Вольт, т.е вместо двух конденсаторов подключенных со средней точкой, у нас всего один электролит после диодного моста. Мой вариант был рассчитан на относительно небольшую мощность, хотя с заменой некоторых компонентов на более мощные, спокойно можно получить импульсный блок питания с мощностью 500 и выше ватт, но мне нужен был блок с мощность- не более 100-150 ватт.

Полевые ключи использовал серии 8N50 — ключи с изолированным корпусом, следовательно, в случае использования общего теплоотвода отпадает нужда в слюдяных прокладках. Выбор ключей не критичен, отлично работают ключи типа IRF740/840 (в случае этих транзисторов обязательно использовать дополнительные прокладки, если оба ключа собираетесь усадить на единый теплоотвод), при выборе ключей обратите внимание на рсчетное напряжение (выше 400 Вольт) и на допустимый ток (выше 5 Ампер, зависит от расчетной мощности блока питания).

Диодный мост — тут выбор большой, можно взять готовые мосты от комповых БП, можно собрать из 4-х выпрямительных диодов, обратное напряжение выше 400 Вольт, ток диода в принципе от 1-3 Ампер, в моем варианте стоят самые обычные выпрямители на 100 вольт с током 1 Ампер, для мощности до 200 ватт сполна хватит и их, хотя желательно иметь запас по току, поскольку в момент включения бп в сеть 220 Вольт конденсатор заряжается запредельным током и диоды могут не выдержать. Советую диоды IN5408 как дешевый и хороший вариант.

Далее идет цепочка питания микросхемы. Питание берется с переменки, резистор для токогашения на 18кОм, номинал придется подобрать опытным путем, в зависимости от значения напряжения на выводах 1 и 4 микросхемы. После резистора стоит простой выпрямитель на одном диоде и питание поступает на саму микросхему. На питании также стоит небольшой электролит с параллельно подключенным пленочным или керамическим конденсатором, для наилучшего сглаживания пульсаций и помех.

Затворные резисторы могут иметь номинал от 15 до 33 Ом, мощность 0,25 ватт.
Силовой трансформатор можно использовать готовый, от компьютерного бп, как раз отлично подходит для наших целей и обеспечивает несколько выходных напряжений и довольно приличный ток на выходе.

Выходные выпрямительные диоды — обязательно импульсные, обычные тут не будут работать из-за повышенной частоты. Тут выбор падает на наши КД213 — до 100кГц работают адекватно, обратное напряжение 200 Вольт и ток допустимый через кристалл до 10 Ампер, как раз то, что нам нужно. Собрать мостик из 4-х выпрямителей не составит труда. Не стоит злоупотреблять выходным электролитом — емкости 1000-220 мкФ полна хватит. Учитывайте, что после электролита напряжение будет чуть выше.

На счет входной части — сетевой фильтр в лице пар емкостей и дросселя — можно и не ставить, хотя фильтр желателен. На входе до фильтра для снижения бросков можно также использовать термистор Ом на 5, легко выдрать из компьютерного блока питания.

Электролитический конденсатор в идеале подбирается с учетом 1ватт-1мкФ, хотя некий допуск есть, к примеру если использовать для мощности 100 ватт кондер на 68мкФ, ничего страшного не будет. Напряжение данного конденсатора обязательно должно быть 400 вольт.

ВНИМАНИЕ! схема лишена защит, не попытайтесь замкнуть выходные провода, взорвете бп. Поэтому при конструировании зарядного устройства обязательно нужно организовать защиту по току на управляющей части.

Ну что ж, желаю успехов во время сборки, а на сегодня все.

Источники питания | Сделай сам своими руками

Бестопливный генератор – зарядное устройство для мобильного телефона.

Читаем дальше →

Небольшое описание к видеоролику, в котором продемонстрирована работа топливного элемента, работающего на этиловом спирте.

Читаем дальше →

В статье описана конструкция простого симисторного регулятора мощности для управления лампами накаливания и светодиодными лампами, рассчитанными на управление с помощью диммеров. Так же рассказано об опыте ремонта фабричных диммеров производства компании Leviton.

Читаем дальше →

В этой статье описана конструкция самодельного портативного зарядного устройства, предназначенного для питания или заряда аккумуляторов плееров, мобильных телефонов и смартфонов, совместимых с интерфейсом USB.

Отличие этого блока питания от себе подобных в том, что он сам управляет своим включением и отключением, как в режиме заряда собственных аккумуляторов, так и в режиме отдачи энергии.

Читаем дальше →

Об источниках дешёвых литий-ионных аккумуляторов и о том, как разобрать аккумуляторную батарею от ноутбука при ремонте или для извлечения батарей при повторном использовании.

Читаем дальше →

Давно мечтал изготовить из обычной 9-ти Вольтовой батареи типа «Крона» аккумулятор для своих мультиметров M890C+ и DT-830B. И вот, наконец, дошла очередь и до этой самоделки.

Эта статья о том, как превратить батарею типа «Крона» в аккумулятор, используя минимальное количество деталей.

Читаем дальше →

Эта статья о том, как собрать самый простой регулятор мощности для паяльника или другой подобной нагрузки. https://oldoctober.com/

Схему такого регулятор можно разместить в сетевой вилке или в корпусе от сгоревшего или ненужного малогабаритного блока питания. На сборку устройства уйдёт от силы час-два.

Читаем дальше →

В этой статье рассказано о том, как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для самодельного полумостового блока питания, который можно изготовить из электронного балласта сгоревшей компактной люминесцентной лампочки.

Речь пойдёт о «ленивой намотке». Это когда лень считать витки. https://oldoctober.com/

Читаем дальше →

В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.

Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов. https://oldoctober.com/

Построить блок питания будет ненамного сложнее, чем прочитать эту статью. И уж точно, это будет проще, чем найти низкочастотный трансформатор подходящей мощности и перемотать его вторичные обмотки под свои нужды.

Читаем дальше →

Эта публикация продолжает цикл статей посвящённых постройке любительского усилителя низкой частоты.

В статье описана конструкция блока питания, собранного из доступных деталей и предназначенного для питания стерео усилителя мощностью 10 Ватт в канале.

Статьи пишутся по мере изготовления того или иного блока. http://oldoctober.com/

На очереди блок регуляторов и блок оконечного усилителя.

Читаем дальше →

лучшие простые и сложные схемы и сборки

Автор Акум Эксперт На чтение 9 мин. Просмотров 8.9k. Опубликовано


Во многих радиолюбительских конструкциях используются импульсные блоки питания (БП). Они отличаются небольшими размерами при значительной мощности. Такое уменьшение стало возможным благодаря высокой частоте. На таких частотах можно получить на выходе большое напряжение при небольшом количестве витков. Например, чтобы получить напряжение 12 В при токе равном 1 А, требуется намотать всего пять витков. Кроме того, импульсные БП имеют высокий коэффициент полезного действия, так как потери на трансформаторе очень небольшие.

Эти блоки питания имеют и недостатки: они создают высокочастотные помехи и предъявляют высокие требования к нагрузке. Последняя не должна быть больше или меньше той, на которую рассчитан блок питания.

Можно ли сделать импульсный блок питания своими руками?

Иногда покупка готового импульсного блока питания является экономически нецелесообразной. В таком случае, если вы разбираетесь в электронике и умеете паять, можете сами сделать импульсный БП. Он пригодится для питания различного низковольтного электроинструмента, чтобы избежать расходования ограниченного ресурса дорогой аккумуляторной батареи. Можно также сделать зарядное устройство для смартфона, ноутбука или других мобильных гаджетов.

Прежде чем приступить к изготовлению источника питания, нужно знать, где он будет использоваться. В зависимости от области его применения определяется мощность изделия. Мощность должна выбираться с запасом. Считается, что импульсный блок питания имеет самый высокий КПД при нагрузке 60-90%.

Кроме того, требуется выбрать схему источника питания, а также определить, должно ли на выходе быть стабильное напряжение и нужно ли для этого вводить обратную связь. Обратите внимание на его номинальные параметры: напряжение, ток и мощность.

Как работает импульсный блок питания

На вход импульсного блока питания подается переменное напряжение от электрической сети. Оно преобразуется в постоянное с помощью выпрямителя и фильтра. В качестве фильтра используется конденсатор большой емкости. В качестве выпрямителя используется однополупериодная или двухполупериодная схема. Ниже приведены типовые схемы, но в нашем случае мы не берем во внимание то, что на них изображена обмотка трансформатора.

Схемы выпрямителей

Затем выпрямленное напряжение приходит на высокочастотный преобразователь, который генерирует электрические колебания с частотой в диапазоне от 20 кГц до 50 кГц. После этого напряжение понижается трансформатором до требуемого и снова выпрямляется, сглаживаясь конденсатором.

Такое отфильтрованное и выпрямленное постоянное напряжение используется для питания бытовой техники. Кроме того, с выхода БП идёт цепь обратной связи для регулирования выходного напряжения.

Схема работы импульсного блока питания

Для управления и стабилизации напряжения на выходе источника питания используется широтно-импульсная модуляция. Как показано на схеме, высокочастотный преобразователь приводится в действие генератором ШИМ и таким образом регулирует напряжение, подаваемое на понижающий трансформатор. Обратная связь является отрицательной, то есть значения напряжения на ШИМ контроллере и на понижающем трансформаторе обратно пропорциональны друг другу. Так, при увеличении выходного напряжения растет также напряжение на контроллере. Благодаря отрицательной связи уменьшается напряжение на понижающем трансформаторе, а значит, и на выходе блока питания.

Схемы импульсных БП

В зависимости от конструкции сетевого выпрямителя выделяют три разновидности схем импульсного блока питания:

  • для однополупериодной схемы требуется минимальное количество деталей, она проста в реализации, но имеет один недостаток – высокую пульсацию на выходе;
  • конструкция со средней точкой отличается низким уровнем пульсаций. Основной недостаток в том, что необходимо организовывать среднюю точку во входном трансформаторе;
  • мостовая схема имеет низкие показатели пульсации и не требует наличия средней точки. Для реализации такой схемы потребуется четыре транзистора.
Разновидности высокочастотного преобразователя

По конструкции высокочастотного преобразователя импульсные блоки питания делятся на две категории: однотактные и двухтактные. Двухтактные источники питания могут быть спроектированы по следующим схемам: с нулевой точкой (пушпульная), полумостовая и мостовая.

Кроме вышеперечисленных схем преобразователя, существует отдельная разновидность конструкций — это обратноходовые преобразователи. Их основными элементами являются накопительные дроссели. Работа в таких схемах происходит в два этапа. Первый заключается в накоплении энергии, полученной от источника питания, в дросселе. Во время второго этапа запасенная энергия передается во вторичную цепь. На первом шаге ключ замкнут, и напряжение источника питания прикладывается к дросселю (первичной обмотке трансформатора).

В результате ток в первичной цепи возрастает, а вместе с ним и магнитный поток. Ток во вторичной цепи отсутствует, так как диод препятствует его росту. На второй стадии ключ размыкается, и ток, проходящий через первичную обмотку, пропадает. Однако магнитный поток не может мгновенно исчезнуть, и во вторичной цепи индуцируется ЭДС, направленное в обратную сторону. Затем начинает протекать ток, который открывает диод. В результате энергия запасается на конденсаторе и поступает на нагрузку. На первом этапе на нагрузку подается энергия, запасенная конденсатором во время второго этапа. Рассматривая схемы, обратите внимание на точки около обмоток трансформатора — это точки начала обмоток, и для обратноходового преобразователя характерно именно такое подключение элементов.

Этапы работы обратноходового источника питания

Как собрать: пошаговая инструкция

Для тех, кто хочет собрать импульсный блок питания своими руками, приведем несколько схем сборки.

Самый простой вариант маломощного импульсного блока питания

Рассмотрим схему импульсного блока питания мощностью до 2 Вт. Выпрямитель и фильтр в нем собраны на резисторе R1 (от 25 до 50 Ом), диоде VD1 и конденсаторе С1 (20,0 мкФ, 400 В). В качестве высокочастотного преобразователя выступает автогенератор, собранный на транзисторе VT1, трансформаторе TR1, частотозадающей цепи резисторе R2 (470 кОм) и конденсаторе С2 (3300 пкФ, 1000 В). Напряжение, снимаемое с выходной обмотки трансформатора, выпрямляется диодом VD2 и сглаживается электролитическим конденсатором С3 (47 пФ, 50 В).

Импульсный БП на одном транзисторе

В качестве сердечника для трансформатора подойдет любой от нерабочего трансформатора, использовавшегося в зарядке мобильного телефона или в другом маломощном источнике питания. Намотка происходит в следующем порядке:

  • сначала мотаем 200 витков первичной обмотки медным проводом сечением 0,08-0,1 мм;
  • изолируем первичную обмотку и мотаем 5 витков базовой обмотки тем же проводом;
  • производим намотку вторичной обмотки. Диаметр провода — 0,4 мм. Количество витков зависит от того, какое напряжение нужно получить на выходе из расчета один виток на один вольт.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Внимание! Между половинками магнитного сердечника должен присутствовать небольшой немагнитный зазор. Обычно он уже есть на сердечниках, взятых с трансформаторов зарядных устройств смартфонов. Если его нет, положите слой бумаги между половинками сердечника.

Готовый трансформатор стягиваем изолентой или скотчем.

Готовый трансформатор в сборе

Однотактный, обратноходовый импульсный блок питания

Рассмотрим однотактный блок питания, сделанный по автогенераторной схеме с самовозбуждением. Напряжение на выходе — 16 В, мощность устройства — 15 Вт.

На входе устройства переменное напряжение электрической сети выпрямляется при помощи диодного моста, собранного на диодах D1-D4 (можно использовать любые диоды, рассчитанные на напряжение 400 В и ток 0,5 А, например, N4007). За сглаживание пульсаций отвечает конденсатор С1 (20 мкФ, 400 В). Для предотвращения броска тока при включении служит резистор R1 (25-50 Ом).

Начальное смещение на базе транзистора Т1 (можно использовать 13003 или 13005) устанавливается резистором R2 (470 кОм) и диодом D6 (N4007). Чтобы сгладить скачки напряжения, возникающие при закрытии Т1, в схему включены такие элементы, как: конденсатор С2 (3300 пФ 1000 В), диод D5 (N4007) и резистор R3 (30 кОм 1 Вт либо можно использовать два резистора по 15 кОм).

Импульсы положительной обратной связи, необходимые для поддержания режима автоколебаний, через резистор R4(150 Ом) и конденсатор С3(47 пФ, 50 В) подаются на базу Т1. Цепочка состоящая из Т2, R5 (1,5 кОм), Д9 (стабилитрон КС515), нужна для стабилизации напряжения.

Высокочастотный преобразователь собран по обратноходовой схеме. Когда Т1 открыт, энергия накапливается на трансформаторе, при этом диод D7 (КД213 использовать совместно с радиатором площадью 10 см2) находится в закрытом состоянии. После закрытия транзистора Т1 происходит отдача запасенной магнитной энергии, диод D7 открывается, во вторичной цепи появляется ток, конденсатор С6 (100,0 мкФ, 25 В) заряжается. Конденсаторы С4 (2200 пФ) и С5 (0,1 мкФ) нужны для уменьшения помех.

Схема однотактного, обратноходового импульсного блока питания

Стабилизация выходного напряжения происходит по схеме, описанной далее. При включении прибора в сеть запускается генератор. На вторичной обмотке появляется напряжение. Конденсатор С6 (100,0 мкФ, 25 В) заряжается. Когда напряжение на нем превысит 16,3 В открывается стабилитрон D9 (КС515). Транзистор Т2 (КТ603) открывается и закорачивает эмиттерный переход Т1. Транзистор Т1 закрывается, генератор перестает работать, и конденсатор С6 начинает разряжаться. Когда напряжение на С6 становится меньше 16,3 вольт, стабилитрон D9 закрывается и закрывает Т2. Благодаря этому Т1 открывается и работа генератора возобновляется.

Первичная обмотка w1 трансформатора намотана проводом 0,25 мм и имеет 179 витков. В базовой обмотке w2 присутствуют два витка, намотанных тем же проводом. Вторичная обмотка w2 состоит из 14 витков провода 0,6-0,7 мм.

Лампочки можно взять любые маломощные, рассчитанные на напряжение от 24 до 36 В и ток от 100 до 200 мА.

Мощный импульсный источник питания

Рассмотрим импульсный БП с выходной мощностью 300 Вт.

Генератором в данной конструкции является интегральная микросхема TL494. Управляющие сигналы с выхода этой ИС подаются поочередно на МОП (MOSFET) транзисторы VT1 и VT2 (IRFZ34). Импульсы с этих транзисторов через трансформатор, формирователь импульсов приходят на мощные транзисторы VT3 и VT4 (IRFP460). Преобразователь сделан на мощных транзисторах VT3 и VT4 по полумостовой схеме.

Схема мощного блока питания

Все четыре обмотки трансформатора TR1 намотаны проводом 0,5 мм и содержат по 50 витков. В трансформаторе TR2 первая обмотка состоит из 110 витков провода диаметром 0,8 мм. Количество витков обмотки номер два зависит от желаемого напряжения на выходе, из расчета один виток на два вольта. Обмотка три наматывается 12 витками провода диаметром 0,8 мм.

Проверка конструкции

Перед первым включением БП нужно проверить. В первую очередь проверяется монтаж, например, могли остаться следы от пайки, несмытый флюс. Какой-либо компонент, установленный на плате, может оказаться неисправным.

Если с монтажом все в порядке, можно приступать ко второй стадии проверки с помощью лампочки. В качестве лампочки можно использовать любую лампу накаливания. Для этого подключаем изготовленный нами источник питания последовательно с лампочкой, как показано на рисунке ниже.

Схема проверки с помощью лампочки.

Если лампочка не светится, значит, в цепи БП есть обрыв. Нужно проверить дорожки платы, дроссель, диодный мост.

Лампочка постоянно горит. В блоке питания короткое замыкание. Причина может быть в пробое конденсаторов, транзисторов. Нужно также проверить дорожки печатной платы, выходные цепи трансформатора.

Если лампочка вспыхнула и погасла, значит, БП исправен, конденсаторы зарядились.


Как построить схему импульсного источника питания — SMPS

С появлением современных микросхем и интегральных схем блоки питания сегодня стали намного эффективнее и изящнее в своей конструкции. Эта технология также сделала эти устройства удивительно легкими, но при этом значительно мощными.

Один из таких выдающихся чипов из FAIRCHILD Semiconductor , FAN7602B специально разработан для схем импульсного источника питания (SMPS) или приложений автономных адаптеров, которые в настоящее время широко используются для питания DVD-плееров, зарядных устройств сотовых телефонов, ЖК-мониторов и т. Д. .

Таким образом, ИС становится идеально подходящей для схем ШИМ-контроллера в режиме зеленого тока. Эти схемы обладают интересной особенностью перехода в «спящий режим», когда подключенная нагрузка находится в состоянии покоя, и возврата в действие, когда нагрузка становится работоспособной. В «спящем» режиме схема потребляет очень мало энергии (в микроваттах) и мгновенно возвращается обратно с заданной оптимальной мощностью, необходимой для нагрузки в активном состоянии.

Давайте обсудим основные особенности ИС, которые также становятся исключительно основными особенностями предлагаемой схемы образца SMPS от FAIRCHILD:

Функции обеспечения отказоустойчивости

Цепь пуска и блок плавного пуска : Этап включает в себя пусковой переключатель, который помогает минимизировать потери мощности внешней традиционной пусковой цепи.Порядок действий можно объяснить следующим образом:

Конденсатор (Vcc) внутри ИС заряжается схемой запуска через источник тока 0,9 мА при подключении к линии переменного тока.

Когда микросхема «просыпается», пусковой переключатель выключается примерно через 15 мс.

Функция плавного пуска запускается, как только Vcc достигает 12 В — порогового начального напряжения, и останавливается, когда напряжение плавного пуска достигает единицы вольт.

Конденсатор Vcc может снова начать заряжаться через цепь запуска в случае, если Vcc упадет до минимального значения 8 В, и это вынудит UVLO отключить выходную схему возбуждения, когда напряжение плавного пуска станет равным нулю.Цикл повторяется, когда напряжение снова достигает начального порогового значения.

Блок осциллятора : Он отвечает за обеспечение частоты переключения и внутренне установлен на 65 кГц.

Этап измерения тока и обратной связи : Этот этап включен с целью измерения тока и обеспечения напряжения обратной связи для схем ШИМ, работающих в токовом режиме. Эти функции выполняет единственный вывод # 3 микросхемы.

Измерение тока осуществляется через RC-фильтр, состоящий из резистора и конденсаторной сети, которая соответствует данным обратной связи по напряжению и соответственно регулирует напряжение смещения IC.

Блок пакетного режима : Этот этап помогает сделать схему более энергоэффективной в условиях низкой нагрузки или отсутствия нагрузки. Компаратор гистерезиса используется для контроля напряжения смещения ступени Burst + для пакетного режима. IC инициирует эту функцию, когда напряжение пакетного + смещения поднимается выше 0,95 В, и завершает функцию пакетного режима, когда указанное выше напряжение падает ниже 0,88 В. Напряжение смещения обнаруживается во время периодов выключения.

FAN7602B также включает важные параметры безопасности для повышения стабильности цепи; они следующие:

Защита от перегрузки : Эта функция отслеживает и проверяет потребление тока нагрузкой, если оно превышает указанные пределы, усилитель ошибки обратной связи насыщается, так что выходное напряжение падает для компенсации и устранения проблемы.

Защита от пониженного напряжения в линии : Для любой схемы преобразователя низкие входные напряжения могут быть опасными, и поэтому возникает необходимость включения каких-либо мер безопасности для противодействия этому. Защита линии от пониженного напряжения внутри FAB7602B гарантирует, что в таких условиях он обнаруживает неисправность и немедленно отключает выход, избегая опасных ситуаций для цепи преобразователя.

Защита с защелкой : Функция защиты с защелкой реализуется через вывод «защелки» на ИС, а также отвечает за мониторинг аномальных условий напряжения в цепи и может отключать выход при обнаружении каких-либо неправильных или подозрительных условий напряжения. .

Защита от перенапряжения : Он просто выполняет то, что предполагает его название, то есть защищает схему от недопустимых высоковольтных входов, а именно, если Vcc увеличивается выше 19 В, IC выключается и возвращается к питанию, когда Vcc возвращается примерно к 5 В. .

Профессиональный высококачественный SMPS-схемотехнический дизайн

На следующей схеме показана идеальная схема импульсного источника питания от FAIRCHILD, включающая рассмотренную выше IC FAN7602B. Как можно видеть, большинство используемых компонентов относятся к популярным типам и легко доступны, за исключением катушки индуктивности, которую необходимо собрать дома.Полная информация о конструкции трансформатора также представлена ​​ниже (из примечаний по применению FAIRCHILD). Предпочтительно, чтобы схема была построена на хорошо спроектированной печатной плате, чтобы свести к минимуму процедуры поиска и устранения неисправностей.

Артикул

FAIRCHILD Лист данных — FAN7602B

DIY LM2596 Регулируемый регулятор напряжения Импульсный блок питания Наборы понижающего преобразователя Блок питания DIY Наборы

Функция:
Он может вводить нестабильный переменный ток и выходное регулируемое напряжение.Его минимальное выходное напряжение составляет 1,23 В, а максимальный выходной ток — 3 А. LM2596 содержит генератор с фиксированной частотой (150 кГц) и стабилизатор эталонного напряжения (1,23 В), а также имеет совершенную схему защиты, ограничение тока, схему отключения тепла и т. Д. Эта схема имеет преимущества высокого КПД и низкого тепловыделения. Он может в полной мере использовать различные холостые трансформаторы вокруг вас, чтобы обеспечить стабильное напряжение источника питания.

Рабочее напряжение:
LM2596 — переключатель стабилизатора напряжения и понижающей цепи.Убедитесь, что входное напряжение выше выходного. Общий входной сигнал составляет 3,2–40 В, а выход — 1,23–35 В.

Принцип схемы:
Нестационарное переменное напряжение на входе J1 было выпрямлено d1-d4, C1 и C2, отфильтрованным, поскольку входное напряжение LM2596 выводит стабильное постоянное напряжение с J2 через LM2596. C3, C4 — емкость выходного фильтра. R2 и LED2 составляют цепь индикатора. LED1 — это белый светодиод диаметром 8 мм. Его яркость может примерно указывать на выходное напряжение.Если яркость слишком яркая, вы можете как следует увеличить сопротивление R2. L1 — это особая индуктивность, которая действует как преобразователь энергии. D5 — диод Шоттки, который играет постоянную роль в цепи. C5 мешает цепи. Выходное напряжение R1 и W1 можно рассчитать по следующей формуле: Vo = 1,23 (1 + W1 / R1)

Схема цепи:

Список компонентов:

НЕТ. Название компонента Маркер для печатных плат Параметр КОЛ-ВО
1 Электролитический конденсатор C1 1000 мкФ 35 В 1
2 Электролитический конденсатор C3 220 мкФ 25 В 1
3 Керамический конденсатор C2, C4 0.1 мкФ 104 2
4 Керамический конденсатор C5 3300пф 332 1
5 Светодиод LED1 1
6 LM2596S-ADJ IC1 К-263 1
7 1N5822 D5 SS34 1
8 1N4007 D1-D4 4
9 Предохранитель BX 1
10 Металлопленочный резистор R1 510 Ом 1
11 Металлопленочный резистор R2 1
12 Индуктивность L1 30uH 1
13 Потенциометр W1 10К 1
14 Колпачок ручки 1
15 Терминал 2
16 Печатная плата 37 * 46 мм 1

И. Протестировано выдающимся партнером ICStation arduinoLab:

Подробнее читайте в видео:
(язык видео — русский )


II. Протестировано выдающимся партнером ICStation bzoli5706:

Подробнее читайте в видео:
(язык видео — английский )

III.Протестировано выдающимся партнером ICStation Blue Matter:

Подробнее читайте в видео:
(язык видео — итальянский )

Вот несколько настольных источников питания переменного тока из нашего каталога.

Настенные адаптеры переменного тока в постоянный

Определенный источник питания переменного тока в постоянный часто используется после проверки цепи. Этот вариант также хорош, если вы часто используете одну и ту же доску разработки снова и снова в своих проектах.Эти настенные адаптеры обычно имеют заданное выходное напряжение и ток, поэтому важно убедиться, что выбранный вами адаптер имеет правильные характеристики для проекта, который вы будете использовать, и не превышать эти характеристики. Вот несколько настенных адаптеров из каталога, которые предлагают несколько усилителей.

Если вам нужны более актуальные проекты, ознакомьтесь с некоторыми из этих источников питания в нашем каталоге. Просто убедитесь, что в списке рекомендованных продуктов на странице продукта вы найдете кабель, подходящий для вашего региона.

Батарейки

Если вы хотите, чтобы ваш проект был мобильным или базировался в удаленном месте, вдали от того, где вы можете получить настенное питание переменного тока из сети, батареи — это то, что вам нужно. Батарейки бывают самых разных, поэтому обязательно ознакомьтесь с последующими частями этого руководства, чтобы вы могли точно определить, что выбрать. Обычно выбираются щелочные батареи, аккумуляторы NiMH AA и литий-полимерные. Вот несколько батареек из каталога.

Литий-ионный аккумулятор — 2 Ач

В наличии PRT-13855

Это очень тонкие и чрезвычайно легкие батареи на основе литий-ионной химии.Каждая ячейка выдает номинальное напряжение 3,7 В при 200…

. 7

Щелочная батарея 9 В

В наличии PRT-10218

Это ваши стандартные щелочные батарейки на 9 вольт от Rayovac. Даже не думайте пытаться перезарядить их.Используйте их с…

1

Никель-металлгидридный аккумулятор 2500 мАч — AA

В наличии PRT-00335

Никель-металлогидридные аккумуляторные батареи AA емкостью 2500 мАч, 1,2 В. [Технология NiMH] (http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel_metal_hy…

Если вашему проекту требуется определенное напряжение или немного больше тока от батареи, попробуйте добавить повышающий преобразователь или импульсный стабилизатор.Вы можете снимать переменное напряжение с аккумулятора и выдавать заданное напряжение 5 В. В зависимости от платы и компонентов, используемых в вашем проекте, вы потенциально можете выводить 9 В или 10 В в зависимости от конфигурации. Вам просто нужно убедиться, что вы получили необходимые компоненты для построения вашей схемы, чтобы выходное напряжение превышало 5 В. Вот несколько конвертеров из нашего каталога.

LiPower — повышающий преобразователь

В наличии PRT-10255

Плата LiPower основана на невероятно универсальном повышающем преобразователе TPS61200.Плата сконфигурирована для использования с Li…

5

Рекомендации по напряжению / току

Какое напряжение мне нужно для Project X?

Это во многом зависит от схемы, поэтому на этот вопрос нет простого ответа. Однако большинство микропроцессорных плат для разработки, таких как Arduino Uno, имеют на борту регулятор напряжения. Это позволяет нам подавать напряжение в указанном диапазоне выше регулируемого. Многие микропроцессоры и ИС на платах разработки работают от 3,3 В или 5 В, но имеют регуляторы напряжения, которые могут работать от 6 В до 12 В.

Питание поступает от источника питания и затем регулируется регулятором напряжения, так что каждая микросхема получает постоянное напряжение, даже если потребляемый ток может колебаться в разное время. Здесь, в SparkFun, мы используем блоки питания 9 В для многих наших продуктов, которые работают в режиме 3.Диапазон от 3 до 5 В. Однако, чтобы проверить, какое напряжение является безопасным, рекомендуется проверить техническое описание регулятора напряжения на плате разработки, чтобы узнать, какой диапазон напряжения рекомендуется производителем.

Сколько тока мне нужно для Project X?

Этот вопрос также зависит от макетной платы и микропроцессора, которые вы используете, а также от того, какие схемы вы планируете подключать к ним. Если ваш источник питания не может дать вам количество энергии, необходимое для проекта, схема может начать работать странным и непредсказуемым образом. Это также известно как потемнение.

Как и в случае с напряжением, рекомендуется проверить таблицы данных и оценить, что может понадобиться различным частям схемы. Также лучше округлить и предположить, что вашей схеме потребуется больше тока, чем для обеспечения достаточного тока. Если ваша схема включает элементы, требующие большого количества тока, такие как двигатели или большое количество светодиодов, вам может потребоваться большой источник питания или даже отдельные источники питания для микропроцессора и дополнительных двигателей.В противном случае падение мощности может привести к перезагрузке микропроцессора, недостаточному крутящему моменту двигателя или неполному горению светодиодных индикаторов. Опять же, всегда в ваших интересах получить блок питания, рассчитанный на более высокий ток, и не использовать дополнительные по сравнению с блоком, который не может обеспечить достаточно.

Светильники со светодиодными лентами, соединенными шлейфом

Не знаете, насколько актуален ваш проект?

После того, как вы некоторое время поиграете со схемами, будет легче оценить количество тока, которое требуется вашему проекту. Однако распространенные способы выяснить это экспериментально — либо использовать настольный источник питания переменного тока постоянного тока, который имеет считывание тока, либо использовать цифровой мультиметр для измерения тока, идущего в вашу схему во время ее работы. Это даст вам общее представление о том, какой блок питания выбрать для вашего проекта.

Если вы не знаете, как измерить ток с помощью мультиметра, обратитесь к нашему руководству по мультиметру.

Мы настоятельно рекомендуем иметь цифровой мультиметр в вашем электронном ящике.Он отлично подходит для измерения тока или напряжения.

Подключения

Как подключить аккумулятор или источник питания к цепи?

Есть много способов подключить источник питания к вашему проекту.

Общие способы подключения питания к вашей цепи

Настольные переменные источники питания обычно подключаются к цепям напрямую с помощью банановых разъемов или проводов. Они также похожи на разъемы на кабелях щупов мультиметра.

Кабели с крючками от банана к микросхеме

В наличии CAB-00506

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, функциональным генераторам и т. Д. Кабели…

7

Кабели из банана в банан

В наличии CAB-00507

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…

2

Кабель от банана к аллигатору

В наличии CAB-00509

Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…

2

Многие проекты сначала строятся на макетной плате с использованием проводов в качестве прототипа, прежде чем они станут конечным продуктом. Существует множество способов питания вашей макетной платы, многие из них используют те же разъемы, которые упоминаются здесь.

Как только проект проходит стадию прототипирования, он обычно попадает на печатную плату. Если вы планируете сделать схему один или два раза, можно перенести схему на макетную плату и вручную подключить схему для защиты проекта.Если вы планируете создавать схему более нескольких раз, вы можете рассмотреть возможность ее проектирования с помощью программного обеспечения САПР (например, Eagle), чтобы сэкономить время при подключении проекта или если вы планируете уменьшить размер всей схемы.

Одним из наиболее распространенных разъемов питания, используемых на готовой печатной плате, как в бытовой электронике, так и в электронике для хобби, является цилиндрический разъем, также известный как цилиндрический разъем. Они могут различаться по размеру, но все они работают одинаково и обеспечивают простой и надежный способ поддержки вашего проекта.В зависимости от вашего дизайна вы также можете получать питание от USB-порта компьютера или настенного адаптера.

Разъем SparkFun USB-C

В наличии BOB-15100

SparkFun USB-C Breakout обеспечивает в 3 раза большую мощность, чем предыдущая плата USB, при этом каждый вывод на соединении размыкается…

4

Батареи обычно хранятся в футляре, который удерживает батареи и подключает цепь с помощью проводов или цилиндрического разъема.В некоторых батареях, например, в литий-полимерно-ионных батареях, часто используется разъем JST. Вот несколько из нашего каталога.

Держатель батареи 9 В

В наличии PRT-10512

Этот держатель батареи 9 В позволяет вашей батарее плотно защелкнуться и удерживать ее на месте, что отлично подходит в ситуациях, когда вы надеваете…

3

Чтобы узнать больше о различных разъемах питания, см. Наше руководство по разъемам.

Основные сведения о разъеме

18 января 2013 г.

Разъемы — главный источник путаницы для людей, только начинающих заниматься электроникой. Количество различных вариантов, терминов и названий соединителей может сделать выбор одного или найти тот, который вам нужен, непростым. Эта статья поможет вам окунуться в мир разъемов.

Удаленное / Мобильное питание

Какую батарею мне выбрать?

Когда вы запитываете удаленную цепь, все еще возникают те же проблемы с поиском батареи, которая обеспечивает правильное напряжение и ток.Срок службы или емкость аккумулятора — это показатель общего заряда аккумулятора. Емкость аккумулятора обычно оценивается в ампер-часов, (Ач) или миллиампер-часов (мАч), и это говорит вам, сколько ампер может обеспечить полностью заряженная батарея за период в один час. Например, аккумулятор емкостью 2000 мАч может обеспечивать ток до 2 А (2000 мА) в течение одного часа.

Размер, форма и вес аккумулятора также следует учитывать при создании мобильного проекта, особенно если он будет летать на чем-то похожем на небольшой квадрокоптер.Вы можете получить приблизительное представление о разнообразии, посетив этот список в Википедии. Узнайте больше о типах аккумуляторов в нашем руководстве по аккумуляторным технологиям.

Батареи, подключенные последовательно и параллельно

Вы можете добавлять батареи последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение и ток, необходимые для вашего проекта. Когда две или более батареи помещаются в серии , напряжения батарей складываются. Например, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы фактически состоят из шести одноэлементных свинцово-кислотных аккумуляторов, соединенных последовательно; шестерка 2.Ячейки 1 В в сумме дают 12,6 В. При последовательном соединении двух батарей рекомендуется, чтобы они были одного химического состава. Кроме того, будьте осторожны при последовательной зарядке аккумуляторов, поскольку многие зарядные устройства рассчитаны только на одноэлементную зарядку.

При подключении двух или более батарей в параллельно емкости увеличиваются. Например, четыре батареи AA, соединенные параллельно, по-прежнему будут вырабатывать 1,5 В, однако емкость батарей увеличится в четыре раза.

Какая емкость аккумулятора мне нужна для моего проекта?

На этот вопрос легче ответить, если вы определили величину тока, который обычно потребляет ваша схема.В следующем примере мы будем использовать оценку. Однако рекомендуется измерять ток, потребляемый вашей схемой, с помощью цифрового мультиметра, чтобы получить точные результаты.

В качестве примера давайте начнем со схемы, оценим ее текущий выходной ток, затем выберем батарею и посчитаем, как долго схема будет работать от батареи. Давайте выберем микроконтроллер ATmega 328, который станет нашим мозгом для схемы. В нормальных условиях он потребляет около 20 мА. Давайте теперь подключим три красных светодиода и стандартные резисторы ограничения тока 330 Ом к цифровым контактам ввода / вывода микроконтроллера.В этой конфигурации каждый добавленный светодиод заставляет схему потреблять примерно на 10 мА больше тока. Теперь давайте подключим к микроконтроллеру два мотора Micro Metal. Каждый из них при включении потребляет примерно 25 мА. Наш общий возможный текущий розыгрыш сейчас составляет:

Давайте выберем для этого стандартную щелочную батарею AA, потому что она имеет более чем достаточный ток (до 1 А), имеет приличную емкость батареи (обычно в диапазоне от 1,5 Ач до 2,5 Ач) и очень распространена. Мы предположим, что в этом примере среднее значение составляет 2 Ач.Обратной стороной использования AA является то, что он имеет выходное напряжение только 1,5 В, а поскольку остальные наши компоненты будут работать от 5 В, нам необходимо увеличить напряжение. Мы можем использовать этот повышающий переход на 5 В, чтобы получить необходимое нам напряжение, или мы можем использовать три батареи AA последовательно, чтобы приблизить нас к необходимому напряжению. Три последовательно включенных АА дают нам напряжение 4,5 В (3 раза по 1,5 В). Вы также можете добавить еще одну батарею на 6 В и отрегулировать напряжение до уровня, необходимого для вашей схемы.

Чтобы рассчитать, как долго цепь будет работать от батареи, мы используем следующее уравнение:

Для схемы, питаемой параллельно от 3 АА и подключенной к цепи с постоянным потребляемым током 100 мА, это соответствует:

В идеале мы могли бы получить 60 часов автономной работы от этих трех щелочных батарей AA в этой параллельной конфигурации. Однако рекомендуется «снижать номинальные характеристики» аккумуляторов, что означает предполагать, что время автономной работы будет ниже идеального. Давайте консервативно скажем, что мы получим 75% идеального времени автономной работы и, следовательно, около 45 часов автономной работы для нашего проекта.

Срок службы батареи также может варьироваться в зависимости от фактического потребляемого тока. Вот график для батареи Energizer AA, показывающий ожидаемое время автономной работы при постоянном потреблении тока.

Energizer AA, ток и время работы от батареи

Это лишь одна из многочисленных конфигураций, которые вы можете использовать для удаленного управления вашим проектом.

Ищете другие примеры? Ознакомьтесь с Powering LilyPad LED Projects, чтобы получить еще один пример расчета того, сколько энергии потребуется вашему проекту для светодиодов!

Стресс-тестирование

Теперь, когда вы выбрали источник питания и разъем, обязательно протестируйте свой проект и понаблюдайте за его поведением. В зависимости от производителя блоки питания могут иметь разную производительность. Обязательно протестируйте сетевой адаптер в течение определенного периода времени, чтобы убедиться, что микроконтроллер не отключится, а блок питания не сбросится под нагрузкой.Для определенных проектов, использующих емкостные сенсорные датчики, обязательно проверьте наличие задержек, вызванных шумными источниками питания.

Если вы управляете своим проектом удаленно, обязательно проверяйте его с аккумулятором. Батареи могут обеспечивать разную мощность в зависимости от подключенной нагрузки и химического состава батареи. Это также может привести к отключению микроконтроллера или прекращению подачи питания.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны знать наиболее распространенные способы питания вашей цепи и узнать, какой из них лучше всего подходит для вас в зависимости от конкретных требований вашего проекта.Теперь вы можете сделать лучшее суждение, исходя из соображений тока, напряжения, разъема и мобильности для вашего проекта. Ознакомьтесь с этими другими замечательными руководствами для мониторинга, управления или поддержки вашего проекта!

Основы LilyPad: работа над вашим проектом

Узнайте о вариантах питания ваших проектов LilyPad, о безопасности и уходе за LiPo батареями, а также о том, как рассчитывать и учитывать ограничения мощности для ваших проектов.

TPL5110 Nano Power Timer Руководство по подключению

Nano Power Timer TPL5110 идеально подходит для приложений, требующих низкого энергопотребления, и особенно для тех проектов, которые работают от LiPo батареи.Таймер Nano Power будет непрерывно включать ваш проект по истечении установленного времени.

Или посмотрите несколько идей в блогах:

Цифровой блок питания на базе Arduino самодельный винтаж

Цифровое питание на базе Arduino

См. Мой последний проект по этой ссылке о другой попытке, которую я предпринял с цифровым питанием. В этом случае TFT-дисплей делал все очень медленно, поэтому мне пришлось использовать другой тип дисплея.В этом случае мы используем простой ЖК-дисплей для печати значений. Схема простая. Мы понижаем напряжение с 230 В до 26 В переменного тока, затем выпрямляем его полным мостом, а затем используем понижающий преобразователь для цифрового изменения выходного сигнала.

ЧАСТЬ 1 — Схема

У вас есть схема этого проекта ниже. Вам понадобится Arduino, модуль ADS1115 ADC, OLED-дисплей, модуль тока ACS712, зарядное устройство на базе TP4056 и еще несколько компонентов.У вас есть все значения, указанные ниже. После подключения вы можете загрузить код, загрузить его в Arduino и протестировать.


ЧАСТЬ 2 — Печатная плата

Начнем с трансформатора, подключенного к полноценному выпрямителю. Как только мы получаем 28 В постоянного тока, мы подключаем его к понижающему преобразователю 5 В, а также ко входу схемы понижающего преобразователя. Преобразователь 5 В будет питать цифровую часть, Arduino и ЖК-дисплей. Прежде чем добавлять Arduino, убедитесь, что вы установили модуль понижающего преобразователя ровно на 5 В и приклейте потенциометр, чтобы он всегда оставался на этом напряжении.Для контроля текущей суммы мы используем датчик MAX 471 на выходе. Чтобы контролировать напряжение, мы используем делитель напряжения и считываем его с одного из аналоговых входов Arduino. Схема понижающего преобразователя изменит выходное значение, соответствующее установленному значению на экране. Жидкокристаллический дисплей и потенциометр соединим проводами позже.


ЧАСТЬ 3 — Понизить напряжение и выпрямить

Старт с понижением напряжения. Здесь, в Испании, основное напряжение составляет 230 В.Мы используем трансформатор, чтобы снизить это напряжение до 26 В. Но это все еще переменное напряжение, а нам нужен постоянный ток. Для этого нам нужен ПОЛНЫЙ МОСТ-ВЫПРЯМИТЕЛЬ, и мы получаем только положительную сторону сигнала переменного тока. Но если мы разместим на выходе большой конденсатор, мы сможем сгладить эти пики и получить стабильное напряжение постоянного тока.


Выше вы можете увидеть, как происходит выпрямление сигнала. Но сигнал по-прежнему переменного тока, но только с положительной стороны. Вот почему мы добавляем конденсатор на выходе и получаем постоянный постоянный ток. Ниже вы можете увидеть мой трансформатор, выпрямитель и большой конденсатор.Убедитесь, что напряжение на конденсаторе достаточно велико. В моем случае это конденсатор на 50 В, а выход трансформатора — 26–28 В.


ЧАСТЬ 4 — Схема понижающего преобразователя

Хорошо, теперь у нас есть основной источник питания 28 В постоянного тока, а небольшой модуль понижающего преобразователя дает нам 5 В для Arduino и ЖК-экрана. Теперь нам нужно изменить выходное напряжение. Мы делаем это с другой схемой понижающего преобразователя, но она управляется Arduino с помощью сигнала ШИМ. Смотрите мой учебник по понижающим преобразователям здесь, в этом видео.
Как видно на схеме, на выходе схемы понижающего преобразователя стоит делитель напряжения. Это снизит значение thge с максимума 15 В в этом случае до менее 5 В, чтобы аналоговый вход Arduino мог это прочитать. Это наша обратная связь по напряжению.


В то же время у нас есть датчик тока на выходе, и это наша обратная связь для текущих значений. С помощью этих двух обратных связей мы можем создать PID-код и управлять ШИМ-сигналом, подаваемым на полевой МОП-транзистор схемы понижающего преобразователя, и тем самым управлять выходным напряжением.Мы устанавливаем значение на экране для напряжения и тока. Если выходное значение выше, мы изменяем сигнал ШИМ до тех пор, пока напряжение не станет одинаковым, и мы делаем то же самое для тока.




Помогите мне, поделившись этим постом

Регулируемый импульсный источник питания высокой мощности (SMPS) 3-60 В 40A

Регулируемый импульсный источник питания высокой мощности (SMPS) 3-60 В 40A

Этот импульсный источник питания был построен, потому что мне нужен был мощный настольный регулируемый источник питания.Линейная топология была бы непригодна для этой мощности. (2400Вт = 2,4 киловатта!), Поэтому я выбрал коммутационную топологию «два переключателя вперед» (полууправляемый мост). В моей статье про SMPS это топология II.D. Импульсный источник питания использует транзисторы IGBT и управляется микросхемой UC3845. Схему моего импульсного блока питания вы можете увидеть ниже. Сетевое напряжение сначала проходит через фильтр помех EMI. Затем он выпрямляется с помощью мостового выпрямителя и сглаживается конденсатором C4.Из-за большой емкости имеется схема ограничения броска тока с контактом реле Re1 и резистором R2. Катушка реле и вентилятор (от блока питания ПК AT / ATX) питаются от 12 В, которое сбрасывается с вспомогательного источника 17 В с помощью резистора R1. Выберите значение R1 так, чтобы напряжение на катушке реле и на вентиляторе составляло 12 В. В цепи вспомогательного источника питания используется TNY267. Это похоже на источник питания, описанный здесь. R27 обеспечивает защиту от пониженного напряжения вспомогательного питания — он не включается при напряжении ниже 230 В постоянного тока.Цепь управления UC3845 имеет выходную частоту 50 кГц и максимальный рабочий цикл 47%. Питается через стабилитрон, снижающий напряжение питания. на 5,6 В (то есть до 11,4 В), а также сдвигает пороги UVLO с 7,9 В (нижний) и 8,5 В (верхний) до 13,5 В и 14,1 В. Затем микросхема UC3845 начинает работать на 14,1 В и никогда не опускается ниже 13,5 В, что защищает транзисторы IGBT от рассыщения. Исходные пороги UVLO UC3845 просто слишком низкие. Микросхема управляет полевым МОП-транзистором T2, который управляет трансформатором управления затвором Tr2. Он обеспечивает гальваническую развязку и плавающий привод для верхних IGBT. Через схемы формирования с T3 и T4 он управляет затворами IGBT T5 и T6. Затем они переключают выпрямленное сетевое напряжение (325 В) на силовой трансформатор. Tr1. Его выходной сигнал затем выпрямляется и, наконец, усредняется катушкой индуктивности L1 и сглаживается конденсаторной батареей C17. Обратная связь по напряжению подключен от выхода к контакту 2 IO1. Выходное напряжение блока питания можно установить с помощью потенциометра P1. Гальваническая развязка обратной связи не требуется потому что цепь управления подключена к вторичной стороне SMPS и изолирована от сети.Обратная связь по току осуществляется через ток трансформатор TR3 в вывод 3 микросхемы UC3845. Пороговый ток максимальной токовой защиты может быть установлен потенциометром P2.
Транзисторы Т5 и Т6, диоды D5, D5 ‘, D6, D6’, D7, D7 ‘и мост следует разместить на радиаторе. Диоды D7, конденсаторная батарея C15 и защитные демпферы RDC R22 + D8 + C14 следует размещать как можно ближе к IGBT. Светодиод 1 показывает работу блока питания, Светодиод 2 показывает режим ограничения тока (перегрузка / короткое замыкание) или ошибку.Загорается, когда блок питания не работает в режиме напряжения. В режиме напряжения на на контакте 1 IO1 2,5 В, иначе около 6 В. Светодиоды можно не устанавливать.
Индуктивности: Силовой трансформатор Tr1, который я спас от старого мощного импульсного источника питания 56 В. Коэффициент трансформации первичной обмотки во вторичную составляет от 3: 2 до 4: 3, а ферритовый сердечник (форма EE) имеет нет воздушного зазора. Если вам нравится наматывать его самостоятельно, используйте такой же сердечник, который я использовал в своем сварочном инверторе, около 6.4 см2 (допустимый диапазон 6-8 см2). Первичная обмотка — это 20 витков по 20 проводов, каждый диаметром от 0,5 до 0,6 мм. Вторичная на 14 витков состоит из 28 проводов того же диаметра, что и первичный. Также возможно изготовление обмоток из медных лент. Напротив, использование одной толстой проволоки невозможно из-за скин-эффекта (так как она работает с высокими частоты). Разделение обмотки не требуется, вы можете, например, сначала намотать первичную, а затем вторичную. Трансформатор переднего затвора Тр2 имеет три обмотки по 16 витков в каждой.Все обмотки наматываются сразу тремя скрученными изолированными проводами звонка. Это намотано на ферритовом сердечнике EI (также можно использовать EE) без воздушного зазора. Я спас его от главного силового трансформатора от компьютерного блока питания ATX или AT. Жила имеет поперечное сечение от 80 до 120 мм2. Трансформатор тока TR3 имеет 1 виток первичной обмотки и 68 витков вторичной обмотки на ферритовом или железном порошковом кольце, и размер или количество витков не критичны. В случае разного количества оборотов необходимо отрегулировать R15.Дополнительный силовой трансформатор TR4 намотан на ферритовом сердечнике EE с воздушным зазором сечением от 16 до 25 мм2. Он исходит от вспомогательного силового трансформатора, взятого из старого ATX. Обязательно соблюдайте ориентацию обмоток трансформаторов (отмечены точками)! Двухобмоточный фильтр электромагнитных помех может быть, например, из микроволновой печи. Выходная катушка L1 также поступает от ИИП 56 В, который я разобрал. Он состоит из двух параллельных катушек индуктивности 54 мкГн на кольцах из порошкового железа, поэтому общая индуктивность составляет 27 мкГн.Каждая катушка намотана двумя магнитными медными проволоками диаметром 1,7 мм каждая. В этом случае общее сечение обмоток L1 составляет примерно 9 мм2.
L1 подключен к отрицательной ветви, поэтому на катодах диодов нет ВЧ напряжения. и поэтому их можно установить на радиаторе без изоляции. Максимальная входная мощность этого импульсного источника питания составляет около 2600 Вт и КПД при полной нагрузке более 90%. В этом импульсном источнике питания я использовал IGBT STGW30NC60W. Их можно заменить на типы IRG4PC40W, IRG4PC50W, IRG4PC50U, STGW30NC60WD или аналогичные достаточно мощные и быстрые, рассчитанные на 600В.Выходные диоды могут быть любыми сверхбыстродействующими с достаточным номинальным током. Верхний диод (D5) видит Средний ток 20А в худшем случае, нижний диод (D6) видит 40А в худшем случае. Таким образом, верхний диод может быть рассчитан на половину тока нижнего диода. Верхний диод может быть, например, двумя параллельными HFA25PB60 / DSEI30-06A или одиночным DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C. Нижний диод может быть двух параллельных DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C или четыре HFA25PB60 / DSEI30-06A. Радиатор диодов должен рассеивать примерно 60 Вт.Рассеиваемая мощность IGBT может достигать 50 Вт. Рассеивание диодов D7 трудно предсказать, поскольку оно зависит от свойств Tr1 (его индуктивности и связи). Рассеиваемая мощность мостового выпрямителя до 25Вт. Этот источник питания использует схему, очень похожую на мой сварочный инвертор, так как это действительно хорошо работает. Переключатель S1 позволяет отключиться в режиме ожидания. Это полезно, так как вам не всегда нужно переключать вход питания этого мощного источника питания. Потребление в режиме ожидания всего около 1Вт.S1 можно не указывать. Этот блок питания также может быть сконструирован для фиксированное выходное напряжение. В этом случае рекомендуется оптимизировать коэффициент трансформации Tr1 для достижения наилучшего КПД. (например, первичная обмотка имеет 20 витков, а седельная — 1 виток на каждые 3,5 — 4 В выходного напряжения).

Внимание!!! Импульсное питание не для новичков, так как большинство его цепей подключено к сети. Риск поражения электрическим током и смерти. Опасность пожара.Напряжение сети может попасть на выход при неправильной конструкции! Конденсаторы могут оставаться заряженными до опасного напряжение даже после отключения от сети. Выходное напряжение может быть выше безопасного напряжения прикосновения. Это импульсный источник питания большой мощности. Вход переменного тока должен иметь соответствующий предохранитель, розетка и кабель должны иметь размеры. для потребляемого тока, в противном случае существует опасность возгорания. Вы все делаете на свой страх и риск и ответственность.



Бедро моего мощного регулируемого импульсного источника питания (SMPS) 3-60V 40A.


Готовый импульсный блок питания


Передняя панель импульсного блока питания — контроль напряжения, контроль ограничения тока, переключатель режима ожидания S1 и светодиоды.


Коробка от старого блока питания 56В готова к установке моего блока питания 3 — 60В.


Оригинальная передняя панель


Коробка с вентилятором 8см.


Радиатор, Tr1, L1 и C17 старого блока питания, который будет использоваться для построения моего блока питания.


Подготовили D5 и D6.


IGBT и диоды сброса D7 на радиаторе и плате готовы к замене.


Выполнен ГДТ (трансформатор привода затвора) Тр2.


Начинается изготовление доски.


Доделана силовая часть, схема управления и Тр2.


Изготовление вспомогательного трансформатора 17В Тр4 (на левом фото — сердечник, на правом фото — первичный)


Готовая вторичная обмотка (слева) и готовый трансформатор Тр4 (справа).


Построение вспомогательного источника питания 17 В.


Плата взята из старого питания, со светодиодом 1 и светодиодом 2.


Вспомогательное питание после припаивания к нему Тр4.


Импульсный блок питания и конденсатор C4 (3x 680u)


Эквивалентная нагрузка для тестирования импульсного источника питания: нагревательный элемент 230V 2000W от котла, модифицированный на 57,5V. Одна клемма теперь является средней и обоими концами резистивного провода.Вторая клемма теперь подключена к 1/4 и 3/4 резистивного провода. Таким образом, эта спираль делится на 4 равные части, соединенные параллельно. Номинальное напряжение снижено до одной четверти, сопротивление до одной шестнадцатой. Мощность остается прежней.


Светящаяся спираль после подключения к тестируемому импульсному источнику питания.


Фильтр электромагнитных помех и ограничитель пускового тока.


Тестирование импульсного блока питания снизу коробки.


Внутренняя часть готовой поставки.


Видео — проверка импульсного блока питания, последовательное рисование дуг со спиралью и регулирование показано на 2х лампах по 500Вт 230В.


Видео — Arsc с медными и алюминиевыми электродами.


Видео — Тестирование артера, встроенного в алюминиевый бокс.

Добавлен: 23. 10. 2010
дом

Основы и принцип работы импульсного источника питания

Импульсные источники питания

(SMPS) используются в различных приложениях в качестве эффективных и действенных источников питания. Это большая часть их эффективности. Для тех, кто все еще работает на настольном компьютере, поищите мощность вентилятора в центральных процессорах (ЦП). Вот где находится SMPS.

SMPS предлагает преимущества с точки зрения размера, веса, стоимости, эффективности и общей производительности.Они стали привычной частью электронных устройств. По сути, это устройство, в котором преобразование и регулирование энергии обеспечивается силовыми полупроводниками, которые постоянно «включаются» и «выключаются» с высокой частотой.

Различные виды

Преобразователь постоянного тока в постоянный

Первичная мощность, получаемая от сети переменного тока, выпрямляется и фильтруется как высоковольтный постоянный ток. Затем он переключается с огромной скоростью и подается на первичную обмотку понижающего трансформатора. Понижающий трансформатор составляет лишь часть размера сопоставимого блока с частотой 50 Гц, что позволяет избежать проблем с размером и весом.

У нас есть отфильтрованный и выпрямленный выход на вторичной обмотке трансформатора. Теперь он отправляется на выход источника питания. Образец этого выходного сигнала отправляется обратно в переключатель для управления выходным напряжением.

Конвертер прямой

В прямом преобразователе дроссель пропускает ток, когда транзистор является проводящим, а также когда нет. Диод пропускает ток во время периода выключения транзистора. Следовательно, энергия поступает в нагрузку в течение обоих периодов.Дроссель накапливает энергию во время включения, а также передает часть энергии выходной нагрузке.

Обратный преобразователь

В обратном преобразователе магнитное поле индуктора накапливает энергию в течение периода включения переключателя. Когда переключатель находится в разомкнутом состоянии, энергия разряжается в цепь выходного напряжения. Рабочий цикл определяет выходное напряжение.

Самоколебательный обратноходовой преобразователь

Это наиболее простой и базовый преобразователь, основанный на принципе обратного хода.В течение времени проводимости переключающего транзистора ток через первичную обмотку трансформатора начинает линейно нарастать с крутизной, равной Vin / Lp.

Напряжение, индуцированное во вторичной обмотке и обмотке обратной связи, вызывает обратное смещение выпрямителя с быстрым восстановлением и удерживает токопроводящий транзистор включенным. Когда первичный ток достигает пикового значения Ip, когда сердечник начинает насыщаться, ток имеет тенденцию очень резко возрастать. Такое резкое повышение тока не может поддерживаться приводом с фиксированным основанием, обеспечиваемым обмоткой обратной связи.В результате переключение начинает выходить из насыщения.

Импульсный стабилизатор выполняет регулировку в SMPS. Последовательный переключающий элемент включает и выключает подачу тока на сглаживающий конденсатор. Напряжение на конденсаторе определяет время поворота последовательного элемента. Постоянное переключение конденсатора поддерживает напряжение на необходимом уровне.

Основы дизайна

Питание переменного тока сначала проходит через предохранители и сетевой фильтр. Затем он выпрямляется двухполупериодным мостовым выпрямителем.Выпрямленное напряжение затем подается на предварительный регулятор коррекции коэффициента мощности (PFC), за которым следует преобразователь постоянного тока в постоянный ток, расположенный ниже по потоку.

В большинстве компьютеров и небольших устройств используется входной разъем типа Международной электротехнической комиссии (МЭК). Что касается выходных разъемов и распиновки, за исключением некоторых отраслей, таких как ПК и компактные PCI, в целом они не стандартизированы и оставляются на усмотрение производителя.

Почему SMPS

Как и любое электронное устройство, SMPS также включает в себя некоторые активные и некоторые пассивные компоненты.И, как и у каждого из этих гаджетов, у него есть свои преимущества и недостатки.

Давайте начнем с того, почему вам следует выбрать SMPS

  • Переключение означает, что элемент последовательного регулятора либо включен, либо выключен. Очень высокий уровень эффективности достигается за счет того, что мы рассеиваем очень мало энергии в виде тепла.
  • Благодаря высокой эффективности и низкому тепловыделению импульсные источники питания могут быть компактными.
  • Технология импульсного источника питания
  • также обеспечивает высокоэффективное преобразование напряжения в приложениях с повышением или «повышением» и понижением или понижением напряжения.

Тогда есть плохой набор

  • Переходные выбросы из-за действия переключения могут мигрировать в другие области схем, если они не отфильтрованы должным образом. Они могут вызывать электромагнитные или радиочастотные помехи, влияющие на другие расположенные поблизости электронные устройства, особенно если они принимают радиосигналы.
  • Может быть немного сложно гарантировать, что SMPS работает в соответствии с требуемой спецификацией. Уровни пульсации и помех особенно сложны.
  • Стоимость импульсного источника питания рассчитывается до его проектирования или использования.Дополнительная фильтрация еще больше увеличивает стоимость.

Видео ниже от Джейкоба Дикстры покажет вам один из них.

Что нас ждет в будущем?

В будущем мы могли бы иметь более эффективный SMPS, нацеленный на лучший преобразователь, выполняющий наиболее эффективный процесс преобразования. Основными направлениями для разработчиков при повышении эффективности SMPS будут:

  • Более высокая выходная мощность
  • Достижение более высокого выходного тока и низкого напряжения
  • Увеличение удельной мощности
  • Использование переключающего устройства, такого как диод Шоттки
SiC диод Шоттки, испытанный на рабочем диапазоне 300-600 В, может использоваться в качестве активного устройства вместо транзистора с высокой частотой переключения.Почему бы тебе не попробовать? В лаборатории. Возможно, под руководством специалиста…

Эта статья была впервые опубликована 25 августа 2017 г. и обновлена ​​29 апреля 2020 г.

Источник питания постоянного тока 30 кВ (самодельный / самодельный) с обратным ходом и умножителем / тройником

Это мой высоковольтный блок питания своими руками. Это выдает до 30 кВ постоянного тока и рассчитывает на питание от источник, подающий 0 — 24 В постоянного тока. Вход через банановые разъемы. Я обычно кормлю его своим самодельный блок питания 24В но, как показано ниже, я также использовал сетевой адаптер и питание ноутбука. поставлять.Также ниже видео показаны пошаговые инструкции по изготовлению этого высоковольтного источника питания вместе с некоторыми демонстрациями.

Как вы увидите ниже, трансформатор обратного хода и умножитель для этого блока питания может быть трудно найти. Альтернативой является пойти с обратный ход со встроенными диодами, как я сделал здесь.Напряжение будет скорее всего будет ниже.

Одна из модификаций, которую я сделал, — это сделать вывод FOCUS HV от умножителя (в этом случай также называется тройником, так как он утроил напряжение) в наличии. С 30кВ выходной провод я мог получить до 4 кВ, но я захотелось пониже. Поэтому, сделав выходной провод FOCUS HV доступным в качестве альтернативы, Я смог получить диапазон от 1,2 кВ до 4,6 кВ.

Он использует обратноходовой трансформатор для повышения входного напряжения примерно до 10 кВ переменного тока, а затем подает его на умножитель, который увеличивает его. примерно до 30 кВ постоянного тока.Я посмотрел на результат на моем телескопе, и он довольно плоский.

Конденсаторы.
Диоды.

Речь идет о материале, выделенном красным на схеме выше. Этот это то, что я сам не пробовал, но видел и слышал о от других. Я сам мало что знаю об этом, поэтому могу быть только расплывчатым.Повторение того, что мне сказали, по крайней мере, часть его цели. уменьшает нагрев транзисторов и защищает эти биполярные переходные транзисторы от отрицательных идущих напряжений на их коллекторах поскольку они уязвимы для этого.

Детали, выделенные красным на схеме выше, — это то, что есть на моем коммерческом сделал блок питания ХВГ10. Фото справа есть из этих частей на блоке питания.

Из личного письма мне также сказали, что рекомендуемый конденсатор размер от 200 до 400 нФ неполяризованный, но 100 нФ тоже работает.Диод для установки обратного смещения и рекомендуемый размер UF4007 или BYE500.

Из комментария Alex1M6 на YouTube к мое видео о ремонте блок питания, который мне посоветовали «добавить диод быстрого восстановления на каждом транзистор в направлениях, показанных на схеме выше. Для дальнейшего защита поместила небольшие пленочные конденсаторы около 10-47 нФ через каждый диод тоже, и это переместит транзисторы в квазикласса E переключения и может даже уменьшить нагрев транзисторов чуть-чуть.Конденсаторы большей емкости уменьшат выходную мощность. напряжение немного, но также снизит нагрузку на транзистор, поэтому поэкспериментируйте, прежде чем определить значение «.

Обратный трансформатор

Мой обратный трансформатор был куплен в Интернете. который, похоже, исчез из Интернета. Это очень старый, который не имеет встроенного диода. Большинство обратноходовых трансформаторов в наши дни имеют встроенные диоды, и трудно найти тот, у которого их нет. Я нигде не мог найти его в Интернете, кроме информации о номере детали в техническом описании, прилагаемом к нему, написано SD-FLY400, замена для Motorola 24D67878A01.

Я действительно купил два из но сгорел первый, когда я тестировал без множителя подключил еще. Мне посчастливилось достать схемы обратного хода с обратным ходом а на схемах дает сопротивление в различных частях обратная связь вторичная. С помощью омметра вы можете легко проверить, обратного хода это хорошо. После того, как я испортил свой первый обратный рейс, один из отрезки вторичной измеренной бесконечности (провод явно оборвался).Так что эти схемы помогают!

Для первичной катушки и катушки обратной связи обратного хода я удалил провод который пришел с ним и поставил на мои собственные провода, как показано на схеме выше и как показано на следующем фото. После намотки проводов на место и заклеив их черной изолентой, я затем покрыл результат несколько слоев черной жидкой изоленты для прочности, склейка Все это.

Обратный ход перед добавлением катушек.
Новые катушки по схеме.

Множитель

Умножитель заказывался в местной электронике. store и является NTE 521 от NTE Electronics, Inc. Он имеет два входа (горячий и GND) и два выхода (фокус и выход 30 кВ). NTE поставляет толстую книгу всех своих полупроводников детали (доступны в любом магазине, специализирующемся на деталях NTE) и Схема умножителя была в книге.

Можно использовать многие из множителей NTE. Многие из них отличаются на выходе FOCUS, но это не влияет на выход высокого напряжения.

У некоторых есть резистор 680 Ом на выходе высокого напряжения. а некоторые нет. Это не будет иметь большого значения для этого блока питания поскольку, если вы ожидаете возможность возникновения искр большой мощности (большие искровой разрядник создает большую мощность перед искрой) тогда это рекомендуется поставить около 250 кОм резисторов не менее 2 Вт. на выходе все равно.

Некоторые из них 5-ступенчатые множители, а некоторые — 6-ступенчатые. Это означает, что 6-ступенчатые могут начинаться с более низкого напряжения на входе. чтобы получить такое же высоковольтное выходное напряжение, как у 5-ступенчатого. Но имейте в виду все они имеют одинаковую максимальную длительную мощность без нагрузки, 30 кВ при 2 мА, за исключением NTE 559, который составляет 28 кВ при 2 мА. Настоящий рейтинг непрерывного выхода зависит от того, что вы даете ему на входе, и Максимальный номинал непрерывной выходной мощности — это значение, которое вы не должны превышать.

В следующей таблице есть все, о которых я знаю и которых нет. дополнительные входы POT, CTL или другие.

NTE арт. резистор 680 ом? Кол-во ступеней
500A N 6
521 N 6
522 Y 6
531 Y 6
532 Y 6
NTE арт. резистор 680 ом? Кол-во ступеней
533 Y 5
534 N 5
537 Y 5
539 N 5

Фотографии конструкции и испытаний

Вид сверху / спереди.Странный прозрачный пластиковый удлинитель наверху, потому что мой обратный ход и множитель были выше, чем я первоначально ожидал. Высоковольтный выход 30 кВ — это красный провод в верхнем левом углу изображения.
Транзисторы и радиаторы, вид спереди. Вход осуществляется через банановые разъемы справа.
Вид сверху изнутри.Множитель бежевый прямоугольник сзади и черная вещь чуть ниже это обратный ход.
Вид сбоку. Круглая черная штука — это вторичный обратный ход. Множитель находится слева от него.
Вид сзади лучше показывает транзисторы.

Щелкните здесь, чтобы получить полную информацию о где у меня радиаторы и как я установил транзисторы на радиаторы.

ВАЖНЫЙ: Если у вас могут возникнуть искры большой мощности, рекомендуется вы должны поставить сопротивление около 250 кОм с мощностью не менее 2 Вт. номинал на выходе для защиты блока питания от сильного тока искры. Искра большой мощности обычно возникает из широкого искрового промежутка. Я повредил транзистор Q1 таким образом, забыв поставить это сопротивление. Я обычно кладу его на обратную сторону земли, так как это может включать неизолированные соединения.Мое видео ниже рассказывает о том, как я нашел и заменил этот поврежденный транзистор. Если вам интересно, что я делал, когда повредил этот транзистор посмотрите это мое видео на YouTube, Добавлена ​​модель Star Trek Enterprise с ионным движением. Ущерб на самом деле произошло после того, как видео было снято, и я еще немного поигрался.

2 x 220 кОм, резисторы 2 Вт = 240 кОм, 2 Вт защиты.
Я прикрепил маленький круглый латунный шарик к концу выходной провод ВН.Здесь сидит конец выходного провода приклеен к рулону малярной ленты, чтобы он не касался пола. Красный трубка — это высоковольтный зонд Fluke 80k-40 40kV который я могу ввести в свой мультиметр для измерения напряжения.
Мой мультиметр справа. Слева от это мой источник питания 24 В постоянного тока. Выход источника питания 24 В подается в источник питания 30 кВ, который слева.Сверху блока питания 24 В находится Variac. В этой картине Я измеряю производительность всей установки.
Когда я увеличиваю напряжение с помощью Variac, первый Чтение, которое я получаю от источника питания 30 кВ, это то, около 12 кВ. В измеритель находится на шкале 30 В и показывает 1,2 В (12000 вольт / 1000 (из-за датчик высокого напряжения) / 10 (из-за шкалы 30 В) = 1.2 вольта). Если Затем я постепенно уменьшаю напряжение, и я действительно могу получить меньшее напряжение. Я думаю, что в какой-то момент я упал до 4 кВ. Потом просто падает до 0.
Вот она на максимуме я был готов ее повернуть вверх, 28кВ, из боязни что-то повредить.
Показана схема использования 1.Провод FOCUS 2-4,6кВ. Обратите внимание, что к обоим проводам прикреплены латунные шарики, так как оба должны разряжаться после использования.

ВНИМАНИЕ: этот источник питания может производить опасные или смертельные напряжения и токи. Всегда разряжайте питание заземляйте после выключения и перед тем, как подойти к нему. При создании короны, ионного ветра, искры и / или дуги он производит озон, который вреден для вашего здоровья, поэтому используйте его в хорошо вентилируемая зона.

Питание от 0 до 24 В

Как показано на приведенной выше принципиальной схеме, для этого требуется напряжение от 0 до 24 В. источник питания для его питания. Я обычно использую свой самодельный блок питания 24В но, как показано на фотографиях ниже, я также использовал небольшой сетевой адаптер. а также блок питания для ноутбука. Настенный адаптер имеет переключатель для выбор напряжения от 1,5 В до 12 В. Блок питания ноутбука выдает только 20 В и сохраняет его таким, даже если я подключу его к мой Variac и попробуй управлять напряжением таким образом.

Настенный адаптер для 1-й ступени.
Блок питания ноутбука 1 ступень.

Вот мое видео, в котором пошагово показано, как сделать этот блок питания. Я также демонстрирую это, летая на подъемник / ионкрафт оба используют мой самодельный блок питания 24В как на первом этапе и используя вместо него блок питания ноутбука, который больше люди тоже имеют доступ.

Экспериментируя с ионный двигатель добавлен в модель Star Trek Enterprise Первый раз сломал этот блок питания. Я мог бы избежать этого если бы я последовал собственному совету и поставил около 250 кОм резисторы (2 Вт) последовательно с выходом, но я этого не сделал и закончился тем, что повредил один из транзисторов.

В следующем видео показаны мои шаги по поиску и устранению проблемы.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *