cxema.org — Самый простой импульсный блок питания
Представляю самый простой миниатюрный импульсный блок питания, который может быть успешно повторён начинающим радиолюбителем. Он отличается надежностью, работает в широком диапазоне питающих напряжений, имеет компактные размеры.
Блок питания обладает относительно небольшой мощностью, в пределах 2-х ватт, зато он буквально неубиваемый, не боится даже долговремнных коротких замыканий.
Схема проще даже самых простых импульсных источников питания, к которым относятся зарядные устройства для мобильных телефонов.
Блок питания представляет собой маломощный импульсный источник питания автогенераторного типа, собранный всего на одном транзисторе. Автогенератор запитывается от сети через токоограничительный резистор R1 и однополупериодный выпрямитель в виде диода VD1.
Импульсный трансформатор имеет три обмотки, коллекторная или первичная, базовая обмотка и вторичная.
Важным моментом является намотка трансформатора, и на печатной плате и на схеме указаны начала обмоток, так что проблем возникнуть не должно. Расчетов не делал, а количество витков обмоток позаимствованы от трансформатора для зарядки сотовых телефонов, так как схематика почти та же, количество обмоток тоже. Первой мотается первичная обмотка, которая состоит из 200 витков, диаметр провода от 0,08 до 0,1 мм, затем ставиться изоляция и таким же проводом мотается базовая обмотка, которая содержит от 5 до 10 витков. Поверх мотаем выходную обмотку, количество ее витков зависит от того, какое напряжение вам нужно, по моим скромным подсчетам получается около 1 вольта на один виток.
Сердечник для трансформатора можно найти в нерабочих блоках питания от мобильных телефонов, светодиодных драйверов и прочих маломощных источников питания, которые как правило построены именно на базе однотактных схем, в состав которых входит нужный трансформатор.
Один момент — блок однотактный и между половинками сердечника должен быть немагнитный зазор, такой зазор имеется у сердечников с зарядных устройств сотовых телефонов. Зазор относительно небольшой (пол миллиметра хватит сполна). Если не находите трансформаторов с зазором, его можно сделать искусственным образом, подложив между половинками сердечника один слой офисной бумаги.
Готовый трансформатор собирают обратно, половинки сердечника стягиваются скажем скотчем либо намертво склеиваются суперклеем.
Схема не имеет стабилизации выходного напряжения и узлов защиты от коротких замыканий, но как не странно ей не страшны никакие короткие замыкания. При коротких замыканиях естественно повышается ток в первичной цепи, но он ограничивается ранее упомянутым резистором, и все лишнее рассеивается на резисторе в виде тепла, так что блок можно смело замыкать, даже долговременно. Такое решение снижает КПД источника питания в целом, но зато делает его буквально неубиваемым, в отличии от тех же самых зарядок для мобильных телефонов.
Резистор указанного номинала ограничивает входной ток на уровне 14, 5 мА, по закону ома, зная напряжение в сети легко можно рассчитать мощность, которая составляет в районе 3,3 ватт, это мощность на входе, с учетом кпд преобразователя выходная мощность будет процентов на 20-30 меньше этого. Увеличить мощность можно, для этого достаточно снизить сопротивление указанного резистора.
Силовой транзистор — это маломощный высоковольтный биполярный транзистор обратной проводимости, подойдут ключи типа MJE13001, 13003, 13005, более мощные ставить нет смысла, первого варианта вполне хватает.
На выходе схемы установлен выпрямитель на базе импульсного диода, для снижения потерь советую использовать диод шоттки, рассчитанный на ток 1А. Далее фильтрующий конденсатор, светодиодный индикатор включения и пара резисторов.
О недостатках схемы:
- Ограничительный резистор на входе снижает кпд, не на много, но снижает, взамен он гарантирует безопасную работу блока;
- Ограниченная выходная мощности — для того, чтобы на этой основе построить блок питания скажем ватт на 10-20, нужно снизит его сопротивление и увеличит мощност, чтобы нагрев не выходил за рамки, а это неудобно и увеличивает размеры блока питания в целом.
Но с другой стороны, схожие схемы применяются там, где нужна мощность в пределах 3-5 ватт, например в моем случае блок предназначен для питания небольшого кулера, поэтому мощность ограничена в пределах 2-х ватт.
Области применения — их очень много, так, как блок имеет гальваническую развязку от сети, следовательно, он безопасен и его выходное напряжение никак не связано с сетью. Отличный вариант для запитки светодиодов, вентиляторов охлаждения, питания каких-то маломощных схем и многое другое.
Печатная плата тут
Импульсный БП 60Вт на TOP246Y.
Импульсный БП 60Вт на TOP246Y.
Представляю вниманию радиогубителей очередную схему обратноходового преобразователя, но уже сконструированного на основе микросхем из линейки TopSwitch-GX (Top242…250) что позволяет избавиться почти от половины дискретных элементов по сравнению с классическими на UC3842. Как обещает производитель Power Integrations (www.powerint.com) это позволяет повысить надёжность, технологичность устройства, минимизировать его габариты, сэкономить на стоимости платы, уменьшить время проектирования и соответственно изготовления устройства.
Основные узлы:
Выпрямитель сетевого напряжения на диодном мостике BR1 и конденсаторе C4, в схему выпрямителя включен фильтр помех на элементах L1, С1, С2, С3, который защищает не столько схему от входных помех, сколько саму сеть от ВЧ излучений БП. Смягчение броска зарядного тока конденсатора C4 выполняет термистор TR1. Защиту же блока от завышенного напряжения сети, обязан выполнять варистор Z1. При завышении напряжения свыше 300V пробивается Z1, обрывая цепь питания через F1. Причём фильтр ВЧ помех включён не стандартно в цепь постоянного напряжения, это позволяет избавиться от протекания переменного напряжения через конденсаторы С1, С2, С3.
Цепь обратной связи создающая гальваническую развязку и стабилизацию напряжения задаётся ZD1, R7, R8, U1.
Выпрямитель выходного напряжения образуют элементы D3, C9, C10. L2 — позволяет понизить пульсации выходного напряжения.
Теперь перейдём к изготовлению трансформатора.
Намотка трансформатора производится на каркасе предназначенном для магнитопровода E30/15/7 с магнитной проницаемостью 2500. Первичная обмотка (W1) содержит 34 витка провода ПЕВ-1, ПЕВ-2 диаметром 0,5 мм (должно получится примерно 1,4 слоя). Обмотка BIAS (W2) содержит 4 витка любого провода диаметром 0,1мм (не критично). Вторичная обмотка (W3) содержит 6 витков вдвое сложенного провода ПЕВ-1 или ПЕВ-2 диаметром 0,8 мм. Обмотку (W3) желательно расположить равномерно по длине каркаса. Укладывая обмотки следует между каждым отдельным слоем намотки прокладывать 1… 2 слоя лакоткани. А после намотки W2 можно выполнить экран и соединить его с общей шиной высоковольтного питания. Экран можно выполнять как полоской листовой меди, внимательно следя чтобы экран не образовал короткозамкнутого витка, для этого полоску меди отрезаем такой длины чтобы она образовывала на каркасе незамкнутый круг. Или же экран можно выполнить заполняя один слой подходящим изолированным проводом подходящего диаметра., при этом один конец соединяем с общей шиной выс. напр., второй оставляем «висящим в воздухе». На трансформатор после окончательной сборки можно одеть внешний защитный экран теперь уже образуя КЗ-ый виток и соответственно соединяя его с общей шиной. Естественно особо внимательно следует обращать внимание на фазировку обмоток, при не правильной фазировке блок просто не заведется или не будет отдавать должной мощности с сильным нагревом миккросхемы.
Табличка с деталями:
Элемент |
Номинал |
Допуск |
Примечание |
R1 |
2M |
5% |
Два последовательно соединенных резисторов по 1М |
R2 |
7,5M+5,6M |
1% |
Последовательно соединенные |
R3 |
20,5K |
1% |
|
R4 |
68K |
5% |
|
R5 |
4,7 |
5% |
|
R6 |
6,8 |
5% |
|
R7 |
68 |
5% |
|
R8 |
330 |
5% |
|
C1, C2, C3 |
0,47мкФx400B |
||
C4 |
150мкФх400В |
Можно больше, как по ёмкости, так и по напряжению. |
|
C5 |
4700х1кВ |
Керамика |
|
C6 |
1мкФх50В |
||
C7 |
0,1мкФх50В |
||
C8 |
10МкФх25В |
||
C9, C10 |
1000мкФх25В |
||
Z1 |
300В 2А |
||
TR1 |
10Ом 2А |
||
U1 |
PC817 |
||
D1 |
1N4937 |
Можно заменить на UF4005 |
|
D2 |
1N4148 |
||
D3 |
MBR760 |
Или другой шоттки на 5А 60В |
|
DA1 |
TOP246Y |
||
F1 |
1А 250В |
||
L1 |
47мкГн 1А |
||
L2 |
3,3мкГн 3А |
||
ZD1 |
1N5249 |
||
BR1 |
RS207 |
Запуск блока производится «навесив» на выход незначительную нагрузку, прекрасно подойдёт 20-ти вольтова лампочка. К сети блок подсоеденяется через бытовую лампочку 100Bт 220V. Для чего это, думаю понятно.
Подстройку выходного напряжения производим резисторами R7, R8. Увеличивая/уменьшая значение R8 получаем уменьшение/увеличение выходного напряжения и увеличивая/уменьшая значение R7 увеличение/уменьшение выходного.
Расположение выводов DA1 смотрим на рисунке:
Относительно площади радиаторов ничего не привожу, как правило на купленных на рынке нет опознавательных знаков. Вариант печатной платы можно посмотреть здесь, плата не от этого блока, но сделана на подобный блок выходной мощностью 30W.
На этом пожалуй всё. Желаю успехов!!!
А все вопросы можно сложить тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Самодельный импульсный сетевой источник питания
Cамодельный импульсный источника питания своими руками.
Автор конструкции (Сергей Кузнецов его сайт — classd.fromru.com) разрабатывал этот самодельный сетевой источник питания
для запитки мощного УМЗЧ (Усилителя Мощности Звуковой Частоты). Преимущества импульсных сетевых источников питания перед обычными трансформаторными источника питания очевидны:
- Вес получаемого изделия гораздо ниже
- Габариты импульсного источника питания гораздо меньше.
- КПД изделия, и соответственно тепловыделение ниже
- Диапазон питающих напряжений (скачков напряжения в сети) при которых блок питания может стабильно работать значительно шире.
Однако, изготовление импульсного сетевого источника питания требует гораздо больше усилий и познаний, по сравнению с изготовлением обычного низкочастотного 50 Герцового блока питания. Низкочастотный блок питания состоит из сетевого трансформатора, диодного моста и сглаживающих конденсаторов фильтра, импульсный же имеет гораздо более сложную структуру.
Основной минус импульсных сетевых блоков питания — наличие высокочастотных помех, с которыми придется побороться, в случае неправильной трассировки печатной платы, либо при неправильном выборе компонентной базы. При включении ИБП, как правило, в розетке наблюдается сильная искра. Это обуславливается большим пиковым током запуска блока питания, в виду заряда конденсаторов входного фильтра. Для исключения таких всплесков тока, разработчики проектируют различные системы «мягкого старта» которые в первой фазе работы заряжают малым током конденсаторы фильтра, а при окончании заряда организуют подачу уже полного напряжения сети на ИБП. В данном случае применен упрощенный вариант такой системы, представляющий собой последовательно соединенный резистор и термистор, ограничивающие ток заряда конденсаторов.
В основе схемы лежит шим-контроллер IR2153 в стандартной схеме включения. Полевые транзисторы IRFI840GLC можно заменить на IRFIBC30G, другие транзисторы автор ставить не рекомендует, так как это повлечет необходимость уменьшения номиналов R2, R3 и соответственно к росту выделяемого тепла. Напряжение на шим-контроллере должно быть не ниже 10 Вольт. Желательна работа микросхемы от напряжения 11-14 Вольт. Компоненты L1 C13 R8 улучшают режим функционирования транзисторов.
Дроссели, стоящие по выходу источника питания 10мкг намотаны проводом 1мм на ферритовых гантелях с магнитной проницаемостью 600НН. Можно мотать на стержнях от старых приёмников, хватит витков 10-15. Конденсаторы в источнике питания необходимо применять низкоимпендансные, с целью снижения ВЧ шумов.
Трансформатор был рассчитан при помощи программы Transformer 2. Индукцию нужно выбирать как можно меньше, лучше не более 0.25. Частоту в районе 40-80к. Автор не рекомендует применение колец отечественного производства, в виду не идентичности параметров феррита и значительных потерь в трансформаторе. Печатная плата проектировалась под трансформатор типоразмера 30х19х20. При наладке источника питания запрещено соединять землю осциллографа в точку соединения транзисторов. Первый запуск блока питания желательно произвести при последовательно подключенной с источником лампе на 220в мощностью 25-40W, при этом нельзя сильно нагружать ИБП. Печатную плату блока в формате LAY можно скачать сдесь или сдесьСмотрите также: самодельное зарядное устройство для нетбука Asus EEEPC
Вы также можете прислать любые свои самодельные кострукции , и я с удовольствием их размещу на этом сайте с указанием Вашего авторства! samodelkainfo{собачка}yandex.ru
Самоделкин
Живу в Мире самоделок, размещаю статьи которые присылают читатели. Иногда пишу на темы: полезные самоделки для дома и самоделки для радиолюбителей.
Новые самоделки автора Самоделкин (Смотреть все)
Надежный лабораторный блок питания
У меня есть регулируемый блок питания. Регулируется только напряжение, соответственно регулировка тока отсутствует. Для некоторых целей его хватает. Решил собрать блок с регулировкой тока и напряжения. Лабораторный блок питания, далее ЛБП, очень нужная вещь.
Схема ЛБП очень простая, так как использовать буду модуль DC-DC преобразователя из Китая.
Характеристики
Основные характеристики модуля:
- Входное напряжение 5 — 40 Вольт;
- Выходное напряжение 1.2 — 35 Вольт;
- Выходной ток (мах) 9 Ампер, желательно установить кулер.
Схема блока питания
Как уже говорил, схема простая. Сетевое напряжение поступает на трансформатор. Имеется сетевой выключатель и предохранитель. Напряжение понижается трансформатором. Верхняя честь схемы силовая. Переменное напряжение поступает на диодный мост и сглаживающий конденсатор. Далее поступает на DC-DC преобразователь. С преобразователя напряжение поступает на выходные клеммы. Минус схемы разрывается приборчиком. Для удобства, регулировочные резисторы вынесены с платы.
Нижняя предназначена для питания вольтамперметра. Трансформатор имеет отдельную обмотку. Как и с силовой обмоткой, переменное напряжение поступает на диодный мост и фильтрующий конденсатор. Далее установил линейный стабилизатор на 5 Вольт.
Компоненты
Со схемой разобрались. Теперь переходим к компонентам.
Корпусом ЛБП будет служить старый корпус от регулятора паяльника. Регулятор паяльника еще времен СССР. Очень добротный.
Передняя панель будет из композитного пластика. Состоит пластик из двух пластин алюминия и пластика между ним. С одной стороны, он белый, с второй черный. Черная сторона будет лицевой.
Понижающий трансформатор от старого оборудования, уже не помню какого. Его пришлось слегка доработать. Сделал отвод на 22 Вольта, полная обмотка на 27 Вольт. Если оставить, то после диодного моста напряжение более 30 Вольт. Это много для стабилизатора 7805, установленного на [leech=http://]DC-DC преобразователе[/leech]. Он питает операционный усилитель схемы. Хоть и заявлено 40 Вольт, при учете максимального для 7805 в 30 Вольт.
Понижающий преобразователь постоянного тока.
Вольтамперметр на 3 сегмента. Для более точного отображения выходных параметров, нужно применить на 4-е сегмента. У меня какой был, такой и применил.
Клеммы времен СССР. Крепкие и надежные.
Конденсатор на 4700 мкф*63 Вольта. Из расчета 1000 мкф на 1 Ампер. На модуле установлены еще 2*470 мкф.
Диодный мост можно взять и единый, но у меня остался от старого проекта. Собран на 4-х диодах Д242.
Изготовление
На дне корпуса размечаем, сверлим отверстия под: трансформатор, диодный мост, модуль. Все спаиваем соответственно схемы. С модуля выпаял два подстроечных резистора. Вместо них припаял провода. На токовый 3 провода, на напряжение два.
Питать Вольтамперметр буду через линейный стабилизатор на 5 Вольт. Диодный мост КЦ402 и конденсатор небольшой емкости.
На задней панели делаю разметку под сетевой разъем и предохранитель. Все аккуратно выпиливаю и устанавливаю.
На передней панели размечаю и вырезаю все отверстия. Тут будут: выходные клеммы, сетевой выключатель, резисторы тока и напряжения, Вольтамперметр.
Распаял все элементы устанавливаемые изнутри. Сетевой выключатель коммутирует оба сетевых провода. Первоначально хотел применить другой.
Устанавливаем все элементы передней панели. Плюсовая клемма отмечена красной краской. Ручки резисторов разного цвета. Красная по цвету отображения Вольт. Желтая по току. Пока что не подписывал где ток и напряжение. Позже буду менять резисторы на многооборотные, ручки возможно тоже поменяю.
Верхнюю крышку покрасил. Между передней панелью и крышкой была слишком большая щель, ее закрыл небольшим уголком. При проверке блок выдал 9 Ампер на коротком, при 28 Вольтах, что составило чуть больше 250 Ватт.
Такой вот Лабораторный Блок Питания получился. Им можно как питать разного рода устройства, также заряжать аккумуляторы. Первоначально хотел применить импульсный источник на 24 Вольта, но попался трансформатор нужных габаритов. Так же, стараюсь собирать устройство из того что есть. Всем спасибо за внимание!