Импульсный блок питания на tl494 схема. ИБП ПК для радиолюбительских целей на TL494 со стабилизацией напряжения и тока

Этот проект является одним из самых долгих, который делал. Заказал блок питания один человек для усилителя мощности.
Ранее никогда не довелось делать такие мощные импульсники стабилизированного типа, хотя опыт в сборке ИИП довольно большой. Проблем во время сборки было много. Изначально хочу сказать, что схема часто встречается в сети, а если точнее, то на сайте интервалка, но…. схема изначально не идеальна, с ошибками и скорее всего ничего не заработает, если собрать точно по схеме с сайта.

В частности изменил схему подключения генератора, взял схему с даташита. Переделал узел питания управляющей цепи, вместо параллельно соединенных 2-х ваттных резисторов, задействовал отдельный ИИП 15 Вольт 2 Ампер, что дало возможность избавиться от многих хлопот.
Заменил некоторые компоненты под свои удобства и все запустил по частям, настроив каждый узел отдельно.
Несколько слов о конструкции блока питания. Это мощный импульсный сетевой блок питания по мостовой топологии, имеет стабилизацию выходного напряжения, защиту от кз и перегруза, все эти функции подлежат регулировке.

Мощность в моем случае 2000 ватт, но схема без проблем позволит снять до 4000 ватт, если заменить ключи, мост и напичкать электролитов на 4000 мкФ. На счет электролитов — емкость подбирается исходя из расчета 1 ватт — 1мкФ.
Диодный мост — 30 Ампер 1000 Вольт — готовая сборка, имеет свой отдельный обдув (кулер)
Сетевой предохранитель 25-30 Ампер.
Транзисторы — IRFP460 , старайтесь подобрать транзисторы с напряжением 450-700 Вольт, с наименьшей емкостью затвора и с наименьшим сопротивлением открытого канала ключа. В моем случае эти ключи были единственным вариантом, хотя в мостовой схеме обеспечить заданную мощность они могут. Устанавливаются на общий теплоотвод, обязательно нужно изолировать их друг от друга, теплоотвод нуждается в интенсивном охлаждении.

Реле режима плавного пуска — 30 Ампер с катушкой 12 Вольт. Изначально, когда блок подключается в сеть 220 Вольт пусковой ток на столь велик, что может спалить мост и еще много чего, поэтому режим плавного пуска для блоков питания такого ранга необходим. При подключении в сеть через ограничительный резистор (цепочка последовательно соединенных резисторов 3х22Ом 5 Ватт в моем случае) заряжаются электролиты. Когда напряжение на них достаточно велико, срабатывает блок питания управляющей цепи (15 Вольт 2 Ампер), который и замыкает реле и через последний подается основное (силовое) питание на схему.
Трансформатор — в моем случае на 4-х кольцах 45х28х8 2000НМ, сердечник не критичен и все, что с ним связано придется рассчитать по специализированным программам, тоже самое с выходными дросселями групповой стабилизации.

Мой блок имеет 3 обмотки, все они обеспечивают двухполярное напряжение. Первая (основная, силовая) обмотка на +/-45 Вольт с током 20 Ампер — для запитки основных выходных каскадов (усилителя по току) УМЗЧ, вторая +/-55 вольт 1,5Ампер — для запитки дифф каскадов усилителя, третья +/-15 для запитки блока фильтров.

Генератор построен на TL494 , настроен на частоту 80 кГц, дальше драйвера

IR2110 для управления ключей.
Трансформатор тока намотан на кольце 2000НМ 20х12х6 — вторичная обмотка намотана проводом МГТФ 0,3мм и состоит из 2х45витковв.
В выходной части все стандартно, в качестве выпрямителя для основной силовой обмотки задействован мост из диодов KD2997 — с током 30 ампер. Мостом для обмотки 55 вольт стоят диоды UF5408, а для маломощной обмотки 15 Вольт — UF4007. Использовать только быстрые или ультрабыстрые диоды, хотя и можно обычные импульсные диоды с обратным напряжением не менее 150-200 Вольт (напряжение и ток диодов зависит от параметров обмотки).
Конденсаторы после выпрямителя стоят на 100 Вольт (с запасом), емкость 1000мкФ, но разумеется на самой плате усилителей будут еще.

Устранение неполадок начальной схемы.
Приводить свою схему не буду, поскольку она мало чем отличается от указанной. Скажу только, что в схеме 15 вывод ТЛ отцепляем от 16 и припаиваем к 13/14 выводам. Дальше убираем резисторы R16/19/20/22 2 ватт, и питаем узел управления отдельным блоком питания 16-18 Вольт 1-2 ампер.
Резистор R29 заменяем на 6,8-10кОм. Исключаем из схемы кнопки SA3/SA4 (ни в коем случае не замкнуть их! будет бум!). R8/R9 заменяем — при первом же подключении они выгорят, поэтому заменяем на резистор 5 ватт 47-68Ом, можно использовать несколько последовательно соединенных резисторов с указанной мощностью.
R42 — заменяем на стабилитрон с нужным напряжением стабилизации. Все переменные резисторы в схеме очень советую использовать многооборотного типа, для наиболее точной настройки.

Минимальная грань стабилизации напряжения 18-25 Вольт, дальше уже пойдет срыв генерации.

Полазив по интернету, я не нашел ни одной схемы регулятора напряжения и самое главное тока — на современной элементной базе. Все они

были либо аналоговыми, либо с биполярными транзисторами, в ключевом включении. Я опробовал одну из них.

Тока более 2,5 ампер, без значительного нагрева транзистора КТ818, я не получил. При попытке снять около 4 ампер — сгорел транзистор и диод шотки. Надо уточнить — они были без радиаторов. Что, впрочем, не меняет ситуации. Задумавшись, как применить в этом включении P -канальный полевик — наткнулся на описание его работы. Тепловыделение, за счет большого сопротивления на открытом переходе, слишком большое — о хорошем кпд можно было забыть. Решено было использовать N -канальные полевики управляемые драйвером верхнего ключа .

Схема хоть и рабочая и обладает хорошим КПД все же не лишена была недостатков. Он касался использования ее в зарядке аккумуляторов. Связаны они были с тем что нижний ключ всегда открыт когда закрыт верхний. Если энергия дросселя иссякнет — ток от аккумулятора пойдет через дроссель в обратном направлении и сожжет нижний ключ. Верхний же сгорит при открытии на короткозамкнутый нижний.

Решено было отказаться от синхронного ключа и использовать по старинке мощный диод шотки.

В результате долгих поисков, проб и ошибок, горелых микросхем и полевиков была рождена вот такя схема

Основные характеристики.

1. Работает стабильно.

2. Отлично держит ток и напряжение.

3. Имеет КПД около 90 процентов. Иногда до 94!

4. Все детали валяются на свалке.

5. Практически не нуждается в настройке.

6. Очень простая и повторяемая.

7. Ток регулируется от нуля до сколько захочет пользователь.

8. Напряжение регулируется от 2.5В.

Из особенностей.

Контроль выходного тока осуществляется шунтом.

Его сопротивление около 0,01 ома. Тепловыделение на нем относительно не большое. Ток регулируется в широких пределах. От 0 ампер…. до сколько позволят ключ диод и дроссель. Максимальный предел регулировки тока (и короткого замыкания) задается резистором R6. Сразу оговорюсь ниже 4 ампер устанавливать не советую. Особенностью контроля тока является использование «вольтодобавки шунта» реализованное на диоде D4. Это позволяет TLке корректно работать околонулевыми токами и выставлять(резистором R9) ток короткого замыкания…. скажем в 1мА. Диод D5 служит для термостабилизации цепи контроля тока.

Шунтом изначально являлся отрезок медной проволоки длиной около 4,5см и диаметром 0,4мм. Так как медь очень нетермостабильна и при нагреве ток уплывал решено было расковырять китайский мультиметр. Шунт вытащеный оттуда был укорочен вполовину и впаян в плату.

Дроссель

был намотан на желто-белом колечке из компьютерного БП. Содержит около 24 витков провода диаметром 2 мм. Провод был смотан из трансформатора компьютерного UPS.

Только с таким проводом удалось избавиться от излишнего нагрева дросселя на токах свыше 5А

Лабораторный блок питания из компьютерного блока на TL494

Сегодня у нас неоднозначная заметка. Многие сочтут эту статейку невостребованной, но данный материал рассчитан, прежде всего, на новичков, которые хотят собрать простой лабораторный блок питания из компьютерного блока на TL494.

Ковыряясь в плате старого блока питания ПК, изменяя цепочки обратной связи и удаляя ненужные детали, всегда присутствует риск удалить что-то лишнее. Сделав ошибку на монтаже платы, шансов получить годное устройство, практически нет, лишь многократно возрастает риск спалить безвозвратно блок.

Немного подумав, как можно легко сделать лабораторный блок питания своими руками, мы создали адаптер для ШИМ TL494, на такую же TL494. Звучит немного глупо, но адаптер включает в себя ШИМ с новой обвязкой, которая уже разведена для контроля выходного напряжения и тока, а ковырять сам блок абсолютно ненужно. Достаточно удалить микросхему, установить и подключить адаптер – лабораторный блок практически готов.

Лабораторный блок питания из компьютерного блока на TL494

Схема адаптера для сборки лабораторного блока питания включает в себя минимальную обвязку ШИМ для ее работы.

Печатку этой для этой платы можно будет скачать в конце статьи. Она не содержит дефицитных компонентов и может быть собрана своими руками буквально за вечер.

За регулировку напряжение отвечает резистор R4, от позволяет регулировать выходное напряжение в диапазоне 0-17 В. Ток регулируется резистором R10 в пределах 0-10 А. В качестве шунта используются два резистора по 0,1 Ом х 10 Вт.  По сути, с панели, где стояла микросхема, берется питание для адаптера, а возвращаются в блок лишь сигналы для транзисторов раскачки.

---

Если использовать три резистора по 0,1 Ом х 10 Вт в качестве шунта, то максимальный выходной ток будет достигать 15 А.

---

Вот так выглядит наш тестовый образец адаптера, установленный вместо стандартной микросхемы.

Плата-адаптер подойдет практически к любому блоку на основе TL494 в независимости от наличия дополнительных супервизоров, которые могут быть установлены производителем. При желании ненужные компоненты в блоке можно удалить, но если берут сомнения в правильности действий, то можно их и оставить.

Тесты лабораторного блока питания

Ну, и на закуску – финальные тесты после подключения вольтамперметра. Максимальное напряжение 17,1 В, а ток 9,89 А.

---

Важно! Необходимо учесть при сборке блока пару моментов:

1. Штатные выходные конденсаторы по шине +12 В имеют максимально рабочее напряжение 16 В, их следует заменить, поставить новые с рабочим напряжением 25 В.
2. Силовые диоды на очень старых и дешевых блоках могут не выдержать ток 10 А, это надо учесть, и при необходимости их заменить.

---

Выше описанный переходник по нашим наброскам изготовил и предоставил фотоматериалы Виталий Ликин из Волгограда. Скачать печатку в формате lay можно тут: 

VK

Facebook

Twitter

Odnoklassniki

comments powered by HyperComments

Автоматическое импульсное зарядное устройство на ИМС TL494

Универсальное зарядное устройство для любых типов аккумуляторных батарей
с номинальными напряжениями 1,5 — 24В и ёмкостью 0,3 — 200Ач.

Заряд аккумуляторной батареи — это химический процесс, в ходе которого аккумулятор принимает в себя часть электрической энергии, прибывающей из сетевой розетки. Обряд несложный, однако имеет нюансы и несколько отличается от церемонии зарядки воды денежными символами и звездой Эрцгаммы.

Наиболее широко распространены два способа заряда аккумуляторов: 1 — при постоянном зарядном токе и 2 — при постоянном напряжении.
Первый из них мы достаточно легко и непринуждённо реализовали в мощном бестрансформаторном ЗУ, описанным на странице  ссылка на страницу , второй — рассмотрим в рамках этой статьи.

Итак, заряд постоянным напряжением.
При данном способе напряжение на выходе ЗУ поддерживается постоянным в течении всего времени заряда. В результате, в связи с постепенным увеличением внутреннего сопротивления батареи, зарядный ток убывает в течение процесса от максимального до практически нулевого.
При этом, без специальных защитных схемных решений, сила тока в начальный момент заряда может достигать весьма опасных для АКБ величин — 100-150% от номинальной ёмкости аккумулятора. Чтобы батарея в этот момент не крякнула от неожиданности, в мощные зарядники обязательно вводят ограничитель тока (≈ 50% ёмкости АКБ).

Стало быть, нам нужно серьёзно озадачиться устройством, выдающим в сухом остатке: регулируемое в диапазоне 1,5-24В постоянное напряжение, выходной ток вплоть до 20А и содержащим узел защиты, ограничивающий этот ток величиной, заранее задаваемой юзером.
К тому же, при таких весомых мощностях повиснет в воздухе вопрос, касающийся параметра КПД, а также массогабаритных характеристик зарядного устройства.

Исходя из сложившейся ситуации, делаем широкомасштабный вывод: блок питания должен быть импульсным, стабилизатор напряжения и регулятор тока — тоже.

Начнём с конца. Схема электрическая принципиальная регулируемого стабилизатора напряжения с ограничителем тока.

Рис.1

В основе схемы стабилизатора лежит интегральная микросхема TL494, представляющая из себя ШИМ — контроллер, вполне комфортно себя чувствующий в схемах управления блоков питания.

При полном отсутствии желания выпендриться и бить себя по темечку, считая себя умнее создателей ИМС, было решено на 100% следовать схеме включения микросхемы, приведённой в качестве примера 10А блока питания в Datasheet-е производителя.

Частота колебаний внутреннего генератора, задаётся элементами R6, С2 и составляет 20кГц.
Внешний биполярный транзистор был заменён на мощный p-канальный полевик Т3, обладающий значительно более высоким параметром КПД при работе в ключевых приложениях.
Двухтактный эмиттерный повторитель на транзисторах Т1-Т2 предназначен для прокачки значительной входной ёмкости полевого транзистора.
Делитель, образованный резисторами R9, R10, ограничивает максимальное напряжение U_зи Т3 на допустимом уровне -15В.

Как это всё работает?
Выходное напряжение (+Uвых) через делитель, образованный переменным резистором R13, поступает на неинвертирующий вход (1IN+) встроенного в ИМС усилителя ошибки и сравнивается с опорным напряжением 1,5В, присутствующем на инвертирующем входе (1IN-).
Если это напряжение ниже опорного, контроллер даёт команду на увеличение длительности выходных импульсов, если выше — на уменьшение. Таким образом происходит стабилизация выходного напряжения на уровне U_вых = 1,5×K_дел, где K_дел — коэффициент деления переменника R13.
Таким образом, в верхнем (по схеме) положении ползунка R13 K_дел=1, и выходное напряжение зафиксируется на уровне 1,5В, в нижнем — K_дел=∞, а это означает, что всё питающее напряжение через постоянно открытый ключ попадёт в нагрузку.

Теперь, что касается ограничения выходного тока.
Минусовой вывод нагрузки, как видно из схемы, подключается к земле не напрямую, а через резисторы мелкого номинала R16 (при выходных токах до 2А), либо R15IIR16 (при токах 2-20А).
Ясен хроматограф, что напряжение, падающее на этих резисторах, будет прямо пропорционально протекающему через нагрузку току.
Далее это напряжение усиливается операционным усилителем DA2, а следом поступает на неинвертирующий вход (2IN+) второго усилителя ошибки, где сравнивается с опорным напряжением 1В на инвертирующем входе (2IN-). Последующий механизм реакции микросхемы на соотношение входного и опорного сигналов аналогичен предыдущему описанию, за исключением того, что второй усилитель включён в режиме компаратора, и изменения выходного уровня происходят скачкообразно с частотой, определяемой постоянной времени интегрирующей цепочки R25 С8.

Итак. Ограничение тока происходит в момент появления на выходе DA2 напряжения уровнем 1В. Переключаемые резисторы R17-R24, отвечающие за коэффициент усиления операционного усилителя, как раз и определяют момент появление этого выходного уровня, в зависимости от тока, протекающего через нагрузку.

Приведу пример. Допустим, нам надо ограничить ток в нагрузке значением 1А. При таком токе на резисторе R16 образуется напряжение 0,1(Ом)×1(А)=0,1(В), т.е. для получения напряжения на выходе операционника 1В, нам надо усилить это значение в 10 раз.
Выбираем переключателем R19.
DA2 у нас работает в неинвертирующем режиме, поэтому его Ku=1+91(кОм)/10(кОм)=10,1 раз.
С приемлемой точностью результат получен.

Поскольку мы с Вами задумали зарядное устройство, а не блок питания РЭА, к пульсациям на выходе устройства можно отнестись вполне индифферентно, поверьте, точно также к ним отнесётся и подопытный АКБ. Поэтому решительно отказываемся от дросселя номиналом 140мкГн, приведённом в Datasheet-е, в пользу моточного изделия индуктивностью 50мкГн, и так размеры кольца для 20-ти амперных токов получатся весьма недетскими.
А именно. Без опасения загнать сердечник в насыщение следует использовать кольца из распылённого железа типоразмера Т130 и материалов смесей 52 (салатовый/голубой), либо 40 (салатовый/жёлтый), либо 26 (жёлтый/белый), склеить их в количестве 3-ёх штук, намотать 15-18 витков вчетверо сложенных проводов диаметром 1,5мм.
Использовать низкочастотные ферриты без пропила для создания малого воздушного зазора — дело весьма распространённое среди «умельцев», но абсолютно бессмысленное.

Едем дальше. Переходим к схеме собственно самого источника питания, обеспечивающего нам 30-ти вольтовое напряжение при токе нагрузки 20А.


Рис.2

Схемы, приведённые на Рис.2, обмусолены нами, истолкованы вдоль и поперёк на нескольких страницах, начиная с  ссылка на страницу, поэтому ограничусь лишь описанием трансформатора Tr1.

Импульсный трансформатор намотан на низкочастотном ферритовом кольце 2000НМ размерами 40×25×22мм.
Первичная обмотка содержит 30 витков обмоточного провода диаметром 1,5мм,
Вторичная — 6 витков сложенных вдвое проводов диаметром 2мм, либо вчетверо сложенных проводов диаметром 1,5мм.

 

Мощный блок питания на микросхеме TL494 | РадиоДом

Краткие данные устройства: Входное напряжение: 220 вольт Частота сети: 50 герц. Выходная мощность: 400 ватт. Внутренняя частота преобразования: 30000 герц. Работает устройство так: сигналы для управления ключами генерирует задающий генератор собранный на импортной микросхеме TL494, частота импульсов управления 30000 герц. Импульсы управления с выходов микросхемы подаются поочередно на транзисторные ключи VT1,VT2 предварительного формирователя импульсов для выходных силовых ключей. Ключи VT1,VT2 нагружены трансформатором управления TR1, который и формирует импульсы управления мощными выходными ключами VT3, VT4, формирователь необходим для гальванической развязки затворных цепей выходного каскада. ИБП построен по полу мостовой схеме, средняя точка для полумоста создается конденсаторами С3,С4, которые одновременно служат сглаживающим фильтром выпрямленного диодным мостом VDS1 питающего напряжения сети. Стабилитрон VD1 ограничивает напряжение первичного запуска до 12 вольт. Вторичное напряжение питания для РЭА снимается с обмотки 3 трансформатора TR2, выпрямляется диодами Шотки VD3, VD4 и подается на сглаживающие конденсаторы С9 и С10. Если нужное напряжение питания более 35 вольт, включаются по два диода последовательно. Сам прибор упакован в корпусе БП АТХ. Силовые транзисторы VT3,VT4 закрепляем на алюминиевые ребристые пластины площадью 60 кв.см. VT1 и VT2: IRFZ34. VT3 и VT4: IRFP460. Параметры обмоток TR1 и TR2: TR1, все четыре обмотки содержат по 50 витков провода 0.52 мм TR2, Обмотка 1 наматывается проводом 0.7 мм 110 витков. Обмотка 3 содержит 12 витков проводом 0.7 мм. Обмотка 2 наматывается в зависимости от необходимого вторичного напряжения питания.