Самодельные импульсные блоки питания схемы: Самодельный импульсный блок питания 12В 400Вт на IR2153 — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Самодельный импульсный блок питания 12В 400Вт на IR2153

Иногда в нашей практике бывает необходим довольно мощный нестабилизированный источник постоянного напряжения. От такого источника можно запитать например подогреваемый столик 3D принтера, батарейный шуруповерт или даже мощный усилитель НЧ класса D (в этом случае ИБП стоит оборудовать дополнительным фильтром для уменьшения высокочастотных помех). В случае изготовления источника питания, рассчитанного на мощности 200 — 500 вт дешевле пойти по пути изготовления импульсного источника, так как сетевой трансформатор 50 Гц на такую мощность будет довольно дорог и очень тяжел.

Проще всего такой источник питания собрать по полумостовой схеме на основе драйвера IR2153. Эта микросхема обычно используется в качественных драйверах (электронных балластах) люминесцентных ламп.

Принципиальная схема импульсного блока питания на IR2153

Сетевое напряжение 220В поступает на выпрямитель (диодный мост) через сетевой фильтр на элементах C1, C2, C3, C4, L1.

Этот фильтр предотвращает проникновение высокочастотных помех от блока питания в электросеть. Термистор на входе устройства уменьшает бросок тока через диодный мост в момент включения блока питания в сеть, когда происходит заряд конденсаторов C5 и C6.

Катушку сетевого фильтра L1, термистор и конденсаторы C5 и C6 можно извлечь из старого компьютерного блока питания. импульсный силовой трансформатор Т1 придется намотать самостоятельно. Сердечник трансформатора берем также из старого компьютерного блока. Нужно разобрать трансформатор. Для этот помещаем трансформатор в емкость с водой (банку, кастрюльку) так, чтобы он был полностью погружен в жидкость. Ставим ескость на плиту и кипятим примерно полчаса. После этого сливаем воду, извлекаем трансформатор и пока он горячий, пытаемся аккуратно разобрать сердечник. Сматываем с каркаса все заводские обмотки и наматываем новые. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0.8мм. Вторичная обмотка содержит 2 части по 3 витка и намотана «косой» из 7 проводов того же провода диаметром 0.

8мм.

Импульсный трансформатор от компьютерного блока питания

Резистор R2 в цепи питания микросхемы должен быть мощностью не менее 2 W и в процессе работы он будет слегка нагреваться. Это нормально. Диодный мост выпрямителя сетевого напряжения можно составить из четырех диодов 1N5408 (3А 1000В). Транзисторы IRF840 нужно установить на радиатор через изолирующие прокладки. желательно установить в корпусе блока питания небольшой вентилятор для охлаждения этих транзисторов и других элементов схемы.

Первое включение блока питания в сеть нужно производить через лампу накаливания мощностью 100вт, включенную последовательно с предохранителем FU1. В момент включения в сель лампа может вспыхнуть, затем она должна погаснуть. Если лампа светится постоянно, это означает что с блоком проблемы — короткое замыкание в монтаже или неисправность компонентом. В этом случае включать блок в сеть напрямую без лампы накаливания нельзя. Нужно найти причину неисправности.

Показы статьи: 714 Посещений сайта: 80939

Импульсные блоки питания своими руками

Если нет желания устанавливать громоздкий трансформатор или создавать намотку, можно своими руками собрать блок питания импульсного типа, который требует трансформатора всего с несколькими витками.

При этом, потребуется небольшое количество деталей, а работу можно выполнить за 1 час. В данном случае, основой для блока питания используется микросхема IR2151.

Для работы понадобятся следующие материалы и детали:

PTC термистор любого типа.
Пара конденсаторов, которые выбираются с расчетом 1мкф. на 1 Вт. При создании конструкции подбираем конденсаторы так, чтобы они вытянули 220 Вт.
Диодная сборка типа «вертикалка».
Драйвера типа IR2152, IR2153, IR2153D.
Полевые транзисторы типа IRF740, IRF840. Можно выбрать и другие, если у них хороший показатель сопротивления.
Трансформатор можно взять из старых компьютерных системных блоков.
Диоды, устанавливаемые на выходе, рекомендуется брать из семейства HER.

Кроме этого, понадобятся следующие инструменты:

Паяльник и расходные материалы.
Отвертка и плоскогубцы.
Пинцет.

Также, не стоит забывать и о необходимости хорошего освещения на месте работы.

Пошаговая инструкция

принципиальная схема

структурная схема

Сборка проводится согласно составленной схеме цепи. Микросхема была подобрана согласно особенностям цепи.

Сборка проводится следующим образом:

На входе устанавливаем PTC термистор и диодные мосты.
Затем, устанавливается пара конденсаторов.
Драйвера необходимы для регулирования работы затворов полевых транзисторов. При наличии у драйверов индекс D в конце маркировки устанавливать диод FR107 не нужно.
Полевые транзисторы устанавливаются без закорачивания фланцев. При проведении крепления к радиатору, используют специальные изоляционные прокладки и шайбы.
Трансформаторы устанавливаются с закороченными выводами.
На выходе диоды.

Все элементы устанавливаются в отведенные места на плате и припаиваются с обратной стороны.

Проверка

Для того, чтобы правильно собрать блок питания, нужно внимательно отнестись к установке полярных элементов, а также следует быть осторожным при работе с сетевым напряжением. После отключения блока от источника питания, в цепи не должно оставаться опасного напряжения. При правильной сборке, последующая наладка не проводится.

Проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:

Включаем в цепь, на выходе лампочка, к примеру,12 Вольт. При первом кратковременном пуске, лампочка должна гореть. Кроме этого, следует обратить внимание на то, что все элементы не должны нагреваться. Если что-то греется, значит, схема собрана неправильно.
При втором пуске замеряем значение тока при помощи тестера. Даем проработать блоку достаточное количество времени для того, чтобы убедиться в отсутствии нагревающихся элементов.

Кроме этого, нелишним будет проверка всех элементов при помощи тестера на наличие высокого тока после выключения питания.

Рекомендации по сборке:

Как ранее было отмечено, работа импульсного блока питания основана на обратной связи. Рассматриваемая схема не требует специальной организации обратной связи и различных фильтров по питанию.
Особое внимание следует уделить выбору полевых транзисторов. В данном случае, рекомендуются полевые транзисторы IR, которые славятся устойчивостью к тепловому разрешению. Согласно данным производителя, они могут стабильно работать до 150 градусов Цельсия. Однако, в этой схеме они не сильно нагреваются, что можно назвать весьма важной особенностью.
Если нагрев транзисторов происходит постоянно, следует устанавливать активное охлаждение. Как правило, оно представлено вентилятором.

Достоинства и недостатки

Импульсный преобразователь имеет следующие достоинства:

Высокий показатель коэффициента стабилизации позволяет обеспечить условия питания, которые не будут вредить чувствительной электронике.
Рассматриваемые конструкции обладают высоким показателем КПД. Современные варианты исполнения имеют этот показатель на уровне 98%. Это связано с тем, что потери снижены до минимума, о чем говорит малый нагрев блока.
Большой диапазон входного напряжения – одно из качеств, из-за которого распространилась подобная конструкция. При этом, КПД не зависит от входных показателей тока. Именно невосприимчивость к показателю напряжения тока позволяет продлить срок службы электроники, так как в отечественной сети электроснабжения прыжки показателя напряжения частое явление.
Частота входящего тока оказывает влияние на работу только входных элементов конструкции.
Малые габариты и вес, также обуславливают популярность из-за распространения портативного и переносного оборудования. Ведь при использовании линейного блока вес и габариты увеличиваются в несколько раз.
Организация дистанционного управления.
Меньшая стоимость.

Есть и недостатки:

Наличие импульсных помех.
Необходимость включения в цепь компенсаторов коэффициента мощности.
Сложность самостоятельного регулирования.
Меньшая надежность из-за усложнения цепи.
Тяжелые последствия при выходе одного или нескольких элементов цепи.

При самостоятельном создании подобной конструкции, следует учитывать то, что допущенные ошибки могут привести к выходу из строя электропотребителя. Поэтому нужно предусмотреть наличие защиты в системе.

Устройство и особенности работы

При рассмотрении особенностей работы импульсного блока, можно отметить следующие:

Сначала происходит выпрямление входного напряжения.
Выпрямленное напряжение в зависимости от предназначения и особенностей всей конструкции, перенаправляется в виде прямоугольного импульса высокой частоты и подается на установленный трансформатор или фильтр, работающий с низкими частотами.
Трансформаторы имеют небольшие размеры и вес при использовании импульсного блока по причине того, что повышение частоты позволяет повысить эффективность их работы, а также уменьшить толщину сердечника. Кроме этого, при изготовлении сердечника может использоваться ферромагнитный материал. При низкой частоте, можно использовать только электротехническую сталь.
Стабилизация напряжения происходит при помощи отрицательной обратной связи. Благодаря использованию данного метода, напряжение, подаваемое к потребителю, остается неизменным, несмотря на колебание входящего напряжения, и создаваемой нагрузки.

Обратная связь может быть организована следующим образом:

При гальванической развязке, используется оптрон или выход обмотки трансформатора.
Если не нужно создавать развязку, используется резисторный делитель напряжения.

Подобными способами выдерживается выходное напряжение с нужными параметрами.

Стандартные блоки импульсного питания, который может использоваться, к примеру, для регулирования выходного напряжения при питании светодиодной лампы, состоит из следующих элементов:

Часть входная, высоковольтная. Она, как правило, представлена генератором импульсов. Ширина импульса – основной показатель, оказывающий влияние на выходной ток: чем шире показатель, тем больше напряжение, и наоборот. Импульсный трансформатор стоит на разделе входной и выходной части, проводит выделение импульса.
На выходной части стоит PTC термистор. Он изготавливается из полупроводника, имеет положительный показатель коэффициента температуры. Данная особенность означает, что при повышении температуры элемента выше определенного значения, значительно поднимается показатель сопротивления. Используется в качестве защитного механизма ключа.
Низковольтная часть. С низковольтной обмотки проводится снятие импульса, выпрямление происходит при помощи диода, а конденсатор выступает в качестве фильтрующего элемента. Диодная сборка может провести выпрямление тока до значения 10А. Следует учитывать, что конденсаторы могут быть рассчитаны на различную нагрузку. Конденсатор проводит снятие оставшихся пиков импульса.
Драйвера проводят гашение возникающего сопротивления в цепи питания. Драйвера во время работы проводят поочередное открытие затворов установленных транзисторов. Работа происходит с определенной частотой
Полевые транзисторы выбирают с учетом показателей сопротивления и максимального напряжения при открытом состоянии. При минимальном значении, сопротивления значительно повышается КПД и уменьшается нагрев во время работы.
Трансформатор типовой для понижения.

С учетом выбранной схемы, можно приступать к созданию блока питания рассматриваемого типа.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Схемы самодельных блоков питания

Как из бесперебойника (UPS, ИБП) сделать лабораторный блок питания (0-12В, 5А)

Как неисправный или устаревший источник бесперебойного питания (UPS) переделать в лабораторный источник питания для радиолюбителя. Основное назначение источников бесперебойного питания (ИБП) — непродолжительное питание различной офисной техники (в первую очередь, компьютеров) в аварийных …

4 3234 1

Мощный линейный источник питания на полевых транзисторах (13В, 20А)

Схема мощного источника питания на полевых транзисторах, обеспечивающего стабилизированное напряжение 13В при токах до 20А и больше.

2 7359 4

Схема мощного двухполярного стабилизатора напряжения для УМЗЧ (41В, 4А)

Описание и принципиальная схема мощного двуполярного стабилизатора напряжения для питания усилителей мощности звуковой частоты, 2 х 41В, ток 4А. Компенсационные стабилизаторы напряжения непрерывного действия последовательного типа обладают невысоким КПД, однако большим коэффициентом стабилизации …

1 1328 0

Стабилизированный лабораторный блок питания на 1,3-30V при токе 0-5A

Приводится принципиальная схема самодельного блока питания позволяющего получить напряжения от 1,3В до 30В при токах от 0А до 5А, работает в режиме стабилизации напряжения и тока.

3 5774 0

Схема лабораторного блока питания для налаживания усилителей ЗЧ

В радиолюбительской практике нередки случаи выхода из строя мощного УМЗЧ в процессе его налаживания или ремонта. При этом, как правило, бывают повреждены самые дорогостоящие детали — мощные выходные транзисторы. Чтобы избежать таких последствий, необходим специализированный блок питания …

0 1718 0

Сетевой блок питания на 1,5В для электромеханических часов

Электромеханические часы обычно питаются от элемента на 1,5V. Его можно заменить сетевым источником, схема которого показана здесь. В ней в качестве стабилитрона используется ИК-светодиод с прямым напряжением около 1,5V. Механизм часов питается от этого напряжения. Рис. 1. Схема сетевого …

0 1314 0

Схемы микромощных сетевых блоков питания на основе микросхемы PT4515

Три варианта сетевых бестрансформаторных микромощных источников питания с выходным током единицы-десятки миллиампер на основе микросхемы РТ4515. Эта микросхема широко применяется в светодиодных лампах. Для управления симисторами, три-нисторами, полевыми транзисторами и т. п., коммутирующими …

1 11620 0

Схема импульсного сетевого блока питания для усилителей НЧ на 100-500Вт (IR2153, IR2155)

Для получения полноценного усилителя мощности НЧ требуется хороший источник питания, приведена схема простого блока питания для УМЗЧ. От параметров источника питания качество звучания зависит не чуть не меньше, чем от самого усилителя и относится халатно к его изготовлению не следует …

3 6411 4

Бестрансформаторный источник питания (IRF730, 7805, VN2460N8, SR037)

Принципиальная схема простого бестрансформаторного блока питания из доступных деталей, два варианта. В своих конструкциях радиолюбители очень часто применяют бестрансформаторные маломощные источники питания. Обычно, они представляют собой своеобразный симбиоз параметрического стабилизатора …

0 2264 0

Блок питания на 9В с таймером (CD4069, NJM4020)

Схема простого блока питания, который может отключаться от сети через некоторое время после включения. Это время устанавливается плавно (переменным резистором) в пределах от 10 минут до 2 часов. Блок можно использовать там, где нужно выключать какую-то батарейную аппаратуру, питающуюся от сетевого …

1 913 0

1 2 3 4 5 .

.. 14

Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

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

МОЩНЫЙ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Такой преобразователь напряжения может быть использован для маломощных гаусс-пушек и т. п. Преобразователь не имеет импульсного трансформатора, что резко уменьшает размеры печатной платы.

USB DAC — СХЕМА ЦАП

Преобразователь цифрового сигнала компьютера, снимаемого с USB, обычный аналоговый НЧ.

ПОВЫШЕНИЕ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОЙ УКАЗКИ

Весьма простой режущий лазер можно изготовить своими руками за пол часа. Такой лазер имеет мощность 250 милливатт (мощность главным образом зависит от типа лазерного диода, иногда попадаются с мощностью до 350 милливатт).

МОЩНЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК FM

Приводится схема очень качественного вещательного радиопередатчика на дальность до 5 километров.

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 — 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:

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

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

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

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 U_П пилообразной формы, поступающее на вход компаратора К_ШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал U_УС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности U_П (опорное напряжение) и U_РС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал U_УС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (U_OUT).

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

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

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

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

Сильные и слабые стороны импульсных источников

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

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

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

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

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

Сфера применения

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

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.

Винт М2,5.
Шайба М2,5.
Шайба изоляционная М2,5 – стеклотекстолит, текстолит, гетинакс.
Корпус транзистора.
Прокладка – отрезок трубки (кембрика).
Прокладка – слюда, керамика, фторопласт и т.д.
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.

ПРОСТОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

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. Можно изготовить и более мощные электронные трансформаторы, например на IR2153, а можно КУПИТЬ ГОТОВЫЙ и переделать под свои напряжения.

Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП), причем довольно компактный. Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного блока питания, 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 энергосберегающих ламп, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы балласта энергосберегающей лампы от импульсного блока питания

Схема энергосберегающей лампы

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

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

Законченная схема импульсного блока питания

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

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

БП с вторичной обмоткой прямо на каркас уже имеющегося дросселя

БП с дополнительным импульсным трансформатором

Импульсный трансформатор для блока питания

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе блока питания, 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 «мальниц». 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 20 Ватт

Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60°C, а транзисторов – 42°C. 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 – 60?С
Температура транзисторов – 42?С

Блок питания мощностью 100 Ватт

Блок питания мощностью 100 Ватт

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 большие предельно-допустимые токи. Купить отдельно MJE13007 можно ЗДЕСЬ.

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

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 – 75?C.
Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см?.
Температура дросселя TV1 – 45?C.
TV2 – 2000НМ (O28 х O16 х 9мм)

Выпрямитель

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.

Пример.
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 Ват.

100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

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

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

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 исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

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.

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… 65?С, то нужно уменьшить мощность нагрузки.

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

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП маломощный импульсный блок питания из подручных материалов своими руками

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

Схема импульсного блока питания

VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.

L0, C0 – фильтр питания.

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

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.

TV2 – импульсный трансформатор.

VD14, VD15 – импульсные диоды.

C9, C10 – конденсаторы фильтра.

По материалам сайта http://www.ruqrz.com/

Для большей наглядности приведено несколько принципиальных схем ламп популярных производителей:

РЕМОНТ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП

ОПИСАНИЕ И СХЕМА БОЛЕЕ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

Адрес администрации сайта: admin@soundbarrel.

Designing Simple Power Supply Circuits

В статье подробно рассказывается, как спроектировать и построить простую схему источника питания, начиная с базовой конструкции и заканчивая достаточно сложным источником питания с расширенными функциями.

Источник питания незаменим

Будь то новичок в области электроники или опытный инженер, всем необходим этот незаменимый элемент оборудования, называемый блоком питания.

Это связано с тем, что никакая электроника не может работать без питания, а точнее, низковольтного источника постоянного тока, а блок питания — это устройство, которое специально предназначено для выполнения этой цели.

Если это оборудование так важно, всем в этой области необходимо изучить все мельчайшие подробности этого важного члена электронного семейства.

Давайте начнем и узнаем, как спроектировать схему источника питания, сначала простейшую, вероятно, для новичков, которые сочтут эту информацию чрезвычайно полезной.
Базовая схема источника питания требует трех основных компонентов для обеспечения желаемых результатов.
Трансформатор, диод и конденсатор.Трансформатор — это устройство, которое имеет два набора обмоток, одна первичная, а другая вторичная.

Сеть 220 В или 120 В подается на первичную обмотку, которая передается на вторичную обмотку, чтобы создать там более низкое наведенное напряжение.

Низкое пониженное напряжение, доступное на вторичной обмотке трансформатора, используется для предполагаемого применения в электронных схемах, однако, прежде чем это вторичное напряжение может быть использовано, его необходимо сначала выпрямить, что означает, что напряжение должно быть преобразовано в постоянный ток. первый.

Например, если вторичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 вольт, то полученные 12 вольт от вторичной обмотки трансформатора будут 12 вольт переменного тока через соответствующие провода.

Электронная схема никогда не может работать с переменным током, поэтому это напряжение должно быть преобразовано в постоянное.

Диод — это одно устройство, которое эффективно преобразует переменный ток в постоянный, есть три конфигурации, с помощью которых могут быть сконфигурированы основные конструкции источника питания.

Вы также можете узнать, как разработать настольный источник питания

Использование одного диода:

Самая простая и грубая форма конструкции источника питания — это тот, который использует один диод и конденсатор.Поскольку один диод будет выпрямлять только половину цикла сигнала переменного тока, для этого типа конфигурации требуется большой конденсатор выходного фильтра для компенсации вышеуказанного ограничения.

Фильтрующий конденсатор гарантирует, что после выпрямления на участках падения или убывания результирующей схемы постоянного тока, где напряжение имеет тенденцию к падению, эти участки заполняются и покрываются накопленной энергией внутри конденсатора.

Вышеупомянутая компенсация за счет накопленной энергии конденсаторов помогает поддерживать чистый и свободный от пульсаций выход постоянного тока, что было бы невозможно только с помощью одних диодов.

Для конструкции источника питания с одним диодом вторичная обмотка трансформатора должна иметь только одну обмотку с двумя концами.

Однако вышеупомянутая конфигурация не может считаться эффективной конструкцией источника питания из-за ее грубого полуволнового выпрямления и ограниченных возможностей формирования выходного сигнала.

Использование двух диодов:

Использование пары диодов для создания источника питания требует трансформатора с центральной вторичной обмоткой с ответвлениями. На схеме показано, как диоды подключаются к трансформатору.

Хотя два диода работают в тандеме и обрабатывают обе половины сигнала переменного тока и производят двухполупериодное выпрямление, используемый метод неэффективен, потому что в любой момент используется только одна половина обмотки трансформатора. Это приводит к плохому насыщению сердечника и ненужному нагреву трансформатора, что делает этот тип конфигурации источника питания менее эффективной и обычной конструкцией.

Использование четырех диодов:

Это лучшая и общепринятая форма конфигурации источника питания с точки зрения процесса выпрямления.

Продуманное использование четырех диодов делает работу очень простой, достаточно только одной вторичной обмотки, насыщение сердечника идеально оптимизировано, что приводит к эффективному преобразованию переменного тока в постоянный.

На рисунке показано, как делается двухполупериодный выпрямленный источник питания с использованием четырех диодов и конденсатора фильтра с относительно низким номиналом.

Этот тип диодной конфигурации широко известен как мостовая сеть. Возможно, вы захотите узнать, как построить мостовой выпрямитель.

Все вышеперечисленные конструкции источников питания обеспечивают выходы с обычным регулированием и поэтому не могут считаться идеальными, они не обеспечивают идеальных выходов постоянного тока и поэтому нежелательны для многих сложных электронных схем. Кроме того, эти конфигурации не включают функции управления переменным напряжением и током.

Однако вышеупомянутые функции могут быть просто интегрированы в вышеуказанные конструкции, а не в последнюю двухполупериодную конфигурацию источника питания за счет введения одной ИС и нескольких других пассивных компонентов.

Полномостовой нерегулируемый источник питания с формулами

На схеме ниже изображен однорельсовый источник питания. Предохранитель устанавливается на пути провода под напряжением к трансформатору в целях безопасности. Токоведущий провод также подключается к клемме трансформатора 240 В; эта часть первичной обмотки находится довольно далеко от вторичной, что увеличивает безопасность устройства.

Заземление должно быть связано с любым открытым металлом и, если применимо, с экраном трансформатора. Указанные напряжения указаны в среднеквадратических вольтах и представляют собой напряжения переменного тока.Под нагрузкой выходное напряжение трансформатора составляет 6 В. Когда трансформатор не используется, напряжение может возрасти до 25%.

Выходную пульсацию можно рассчитать по следующей формуле:

V _rip ≅ I _load / C [7 x 10 ^-3]

Использование IC LM317 или LM338:

IC LM 317 — это универсальное устройство, которое обычно объединяется с источниками питания для получения хорошо регулируемых и регулируемых выходных напряжений / токов.Несколько примеров схем источника питания с использованием этой ИС

Поскольку указанная выше ИС может поддерживать максимум 1,5 А, для более высоких выходных токов можно использовать другое аналогичное устройство, но с более высокими номиналами. IC LM 338 работает точно так же, как LM 317, но может выдерживать ток до 5 ампер. Ниже показан простой дизайн.

Для получения фиксированных уровней напряжения ИС серии 78ХХ могут использоваться с описанными выше схемами питания. ИС 78XX подробно описаны для вашего обращения.

В настоящее время бестрансформаторные источники питания SMPS становятся фаворитами среди пользователей благодаря их высокой эффективности, высокой мощности, обеспечивающей функции при удивительно компактных размерах.
Хотя создание схемы источника питания SMPS в домашних условиях, безусловно, не для новичков в этой области, инженеры и энтузиасты, обладающие всесторонними знаниями в этой области, могут заняться построением таких схем в домашних условиях.

Вы также можете узнать об аккуратной конструкции блока питания с переключателем режимов.

Есть несколько других форм источников питания, которые могут быть построены даже начинающими любителями электроники и не требуют трансформаторов. Хотя эти типы цепей питания очень дешевы и просты в изготовлении, они не могут поддерживать большой ток и обычно ограничиваются 200 мА или около того.

Конструкция бестрансформаторного источника питания

Две концепции вышеупомянутых схем безтрансформаторного источника питания обсуждаются в следующих парах сообщений:

С использованием высоковольтных конденсаторов,

С помощью Hi-End ICs и FET

Обратная связь от одного из преданных читателей этого блога

Уважаемый Swagatam Majumdar,

Я хочу сделать блок питания для микроконтроллера и его зависимых компонентов …

Я хочу получить стабильные + 5V и +3.3 В от блока питания, я не уверен в возрасте усилителя, но я думаю, что всего 5 А должно быть достаточно, также будут 5 В для мыши и 5 В для клавиатуры, а также 3 микросхемы SN74HC595 и 2 x 512 КБ SRAM … Итак Я действительно не знаю, к какой ампер-возрасту нужно стремиться ….

Думаю, 5А достаточно? …. Мой ГЛАВНЫЙ вопрос: какой ТРАНСФОРМАТОР и какие ДИОДЫ? Я выбрал трансформатор после того, как прочитал где-то в Интернете, что мостовой выпрямитель вызывает ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ на 1,4 В в целом, и в вашем блоге выше вы заявляете, что мостовой выпрямитель вызывает повышение напряжения?. .

ТАК Я не уверен (я не уверен, что я новичок в электронике) ….. ПЕРВЫЙ трансформатор, который я выбрал, был этот. Пожалуйста, посоветуйте мне, какой из них ЛУЧШЕ для моих нужд и какие ДИОДЫ тоже использовать …. Я хотел бы использовать блок питания для платы, очень похожей на эту ….

Пожалуйста, помогите мне и подскажите лучший способ сделать подходящий сетевой блок питания 220/240 В, который дает мне СТАБИЛЬНЫЕ 5 В и 3,3 В для использования с моим дизайном. Заранее спасибо.

Как получить постоянные 5 В и 3 В от цепи источника питания

Здравствуйте, вы можете добиться этого, просто используя микросхему 7805 для получения 5 В и добавив пару диодов 1N4007 к этим 5 В для получения примерно 3.3В.

5 ампер выглядит слишком высоко, и я не думаю, что вам потребуется такой высокий ток, если только вы не используете этот источник питания с внешним каскадом драйвера, несущим более высокие нагрузки, такие как светодиод высокой мощности или двигатель и т. Д.

Итак, я Я уверен, что ваше требование может быть легко выполнено с помощью вышеупомянутых процедур.

для питания MCU с помощью описанной выше процедуры вы можете использовать 0-9 В или 0-12 В с током 1 ампер, диоды могут быть 1N 4007 x 4 контакта

Диоды упадут на 1.4 В, когда на входе постоянный ток, но когда это переменный ток, например, от сети, выход будет увеличен в 1,21 раза.

Обязательно используйте конденсатор 2200 мкФ / 25 В после моста для фильтрации.

Надеюсь, эта информация просветит вас и ответит на ваши вопросы.

На изображении выше показано, как получить постоянные 5 В и 3,3 В из заданной цепи питания.

Как получить переменное напряжение 9 В от IC 7805

Обычно IC 7805 рассматривается как фиксированный стабилизатор напряжения 5 В.Однако с помощью простого обходного пути ИС можно превратить в схему регулируемого регулятора напряжения от 5 В до 9 В, как показано выше.

Здесь мы видим, что предустановка на 500 Ом добавлена к центральному контакту заземления ИС, что позволяет ИС выдавать повышенное выходное значение до 9 В с током 850 мА. Предустановку можно отрегулировать для получения выходных сигналов в диапазоне от 5 В до 9 В.

Чтобы получить повышенное выходное напряжение от микросхемы 7812, вы можете обратиться к этому сообщению!

Создание фиксированной схемы стабилизатора 12 В

На приведенной выше диаграмме мы можем увидеть, как обычная микросхема стабилизатора 7805 может быть использована для создания фиксированного регулируемого выхода 5 В.

В случае, если вы хотите получить фиксированный регулируемый источник питания 12 В, ту же конфигурацию можно применить для получения требуемых результатов, как показано ниже:

Регулируемый источник питания 12 В, 5 В

Теперь предположим, что у вас есть схемы, требующие двойное питание в диапазоне фиксированных напряжений 12 В и регулируемых источников питания 5 В.

Для таких приложений описанная выше конструкция может быть просто модифицирована с помощью микросхемы 7812, а затем микросхемы 7805 для получения вместе требуемых выходных регулируемых источников питания 12 В и 5 В, как показано ниже:

Разработка простого двойного источника питания

Во многих схемных приложениях, особенно в тех, которые используют операционные усилители, двойной источник питания становится обязательным для включения питания +/- и заземления в цепи.

Проектирование простого двойного источника питания на самом деле включает только источник питания с центральным отводом и мостовой выпрямитель, а также пару конденсаторов фильтров высокой емкости, как показано ниже:

Однако для достижения регулируемого двойного источника питания с желаемым уровнем Двойное напряжение на выходе — это то, что обычно требует сложной конструкции с использованием дорогостоящих ИС.

Следующая конструкция показывает, насколько просто и дискретно можно сконфигурировать двойной источник питания с использованием нескольких BJT и нескольких резисторов.

Здесь Q1 и Q3 настроены как проходные транзисторы эмиттерного повторителя, которые определяют величину тока, которая может проходить через соответствующие выходы +/-. Здесь оно составляет около 2 ампер.

Выходное напряжение на соответствующих двойных шинах питания определяется транзисторами Q2 и Q4 вместе с их базовым резистивным делителем.

Уровни выходного напряжения можно соответствующим образом регулировать и настраивать, регулируя значения делителей потенциала, образованных резисторами R2, R3 и R5, R6.

Двойной источник питания с одним операционным усилителем

Если в вашей цепи остался дополнительный операционный усилитель, который требует двойного источника питания от одного источника, то, возможно, можно попробовать следующий простой двойной источник питания из конфигурации с одним операционным усилителем.

Резисторы R1 и R2 работают как высокоомные, и, следовательно, экономичный делитель напряжения. Операционный усилитель гарантирует, что искусственный потенциал земли всегда идентичен потенциалу между переходом R1 и R2. Соединение между R1 и R2 устанавливает взаимосвязь между парой выходных напряжений; если R1 и R2 имеют одинаковое значение, то для обоих выходных напряжений будет обеспечено одно и то же, что будет совершенно симметричным.

Это позволяет нам получить наиболее желаемую особенность схемы, а именно то, что соединение R1 / R2 не зависит от напряжения батареи! Дополнительным преимуществом этого активного делителя потенциала является то, что (в отличие от базовой цепи резисторного делителя) он хорошо подстраивается к изменяющимся токам нагрузки, движущимся к линии заземления и от нее, особенно в отношении ситуаций с несимметричным током нагрузки. Вероятно, вы можете подумать об использовании разных вариантов операционных усилителей для этой схемы. 3140 и 324, как правило, являются фантастическим выбором, несмотря на то, что у них напряжение батареи всего 4.5 В. Имейте в виду, что максимальное напряжение, которое могут выдерживать эти ИС, составляет не более 30 В, а максимальный ток нагрузки, который может выдерживать операционный усилитель, также будет зависеть от типа операционного усилителя.

Проектирование источника питания LM317 с фиксированными резисторами

Чрезвычайно простой источник напряжения / тока на основе LM317T, который можно использовать для зарядки никель-кадмиевых элементов или в любое время, когда необходим практический источник питания, показан ниже.

Это несложное предприятие для новичка, которое может быть сконструировано, и оно предназначено для использования со съемным сетевым адаптером, обеспечивающим нерегулируемый d.c. выход. IC1 на самом деле представляет собой регулируемый регулятор типа LM317T.

Поворотный переключатель S1 выбирает настройку (постоянный ток или постоянное напряжение) вместе со значением тока или напряжения. Регулируемое напряжение может быть получено в SK3, а ток в SK4.

Обратите внимание на наличие регулируемой настройки (положение 12), которая позволяет настраивать переменное напряжение с помощью потенциометра VR1.

Номиналы резисторов должны быть изготовлены из ближайших возможных фиксированных значений, при необходимости размещенных последовательно.

Резистор R6 рассчитан на 1 Вт, а R7 на 2 Вт, хотя оставшаяся часть может составлять 0,25 Вт. Стабилизатор напряжения IC1 317 должен быть установлен на некотором радиаторе, размер которого определяется необходимыми входными и выходными напряжениями и токами.

Импульсные источники питания

Введение

Импульсные источники питания

(часто сокращенно SMPS) значительно сложнее, чем линейные регулируемые источники питания, описанные в модуле источников питания 2. Основное преимущество этой дополнительной сложности состоит в том, что работа в коммутируемом режиме дает регулируемые источники постоянного тока, которые могут обеспечивать большую мощность для данного размера, стоимости и веса блока питания.

Конструкции с переключением режимов

Используется ряд различных типов дизайна. Если входом является сеть переменного тока (линия), переменный ток выпрямляется и сглаживается накопительным конденсатором перед обработкой преобразователем постоянного тока в постоянный для получения регулируемого выходного постоянного тока на требуемом уровне.Следовательно, SMPS можно использовать в качестве преобразователя переменного тока в постоянный для использования во многих цепях с питанием от сети или постоянного тока в постоянный, повышая или понижая напряжение постоянного тока по мере необходимости, в системах с батарейным питанием.

Блок-схема переключаемого режима

Рис. 3.0.1 Типовая блок-схема ИИП

На рис. 3.0.1 показан пример блок-схемы типичного SMPS с входом сети переменного тока (линейным) и регулируемым выходом постоянного тока. Выходное выпрямление и фильтр изолированы от секции высокочастотного переключения высокочастотным трансформатором, а обратная связь по управлению напряжением осуществляется через оптоизолятор.Блок схемы управления типичен для специализированных ИС, содержащих высокочастотный генератор, широтно-импульсную модуляцию, управление напряжением и током, а также секции отключения выхода.

Независимо от назначения SMPS, общей особенностью (после преобразования переменного тока в постоянный, если требуется) является использование высокочастотной прямоугольной волны для управления схемой электронного переключения питания. Эта схема используется для преобразования источника постоянного тока в высокочастотный сильноточный переменный ток, который различными способами, в зависимости от конструкции схемы, преобразуется в регулируемый выход постоянного тока.Причина этого процесса двойного преобразования заключается в том, что при изменении постоянного тока или частоты сети переменного тока на высокочастотный переменный ток компоненты, такие как трансформаторы, катушки индуктивности и конденсаторы, необходимые для обратного преобразования в стабилизированный источник постоянного тока, могут быть намного меньше и дешевле, чем те, которые необходимы для выполнения той же работы на сетевой (сетевой) частоте.

Высокочастотный переменный ток, создаваемый в процессе преобразования, представляет собой прямоугольную волну, которая обеспечивает средства управления выходным напряжением посредством широтно-импульсной модуляции.Это позволяет регулировать выходную мощность намного эффективнее, чем это возможно в линейно регулируемых источниках питания.

Комбинация прямоугольного генератора и переключателя, используемая в импульсных источниках питания, также может использоваться для преобразования постоянного тока в переменный. Таким образом, метод переключения режимов также может использоваться в качестве «инвертора» для создания источника переменного тока с потенциалом сети от источников постоянного тока, таких как батареи, солнечные панели и т. Д.

Регулировка напряжения

В большинстве импульсных источников питания обычно обеспечивается регулировка как линии (входное напряжение), так и нагрузки (выходное напряжение).Это достигается за счет изменения отношения метки к пространству формы волны генератора перед ее применением к переключателям. Контроль отношения метки к пространству достигается путем сравнения обратной связи по напряжению на выходе источника питания со стабильным опорным напряжением. Используя эту обратную связь для управления отношением метки к пространству генератора, можно управлять рабочим циклом и, следовательно, средним выходным постоянным током схемы. Таким образом может быть обеспечена защита как от перенапряжения, так и от перегрузки по току.

В тех случаях, когда важно поддерживать электрическую изоляцию от сети, это обеспечивается с помощью трансформатора либо на входе переменного тока, где он также может использоваться для изменения напряжения переменного тока перед выпрямлением, либо между секциями управления источником питания. секции питания и выхода, где, помимо обеспечения изоляции, трансформатор с несколькими вторичными обмотками может выдавать несколько различных выходных напряжений.

Для обеспечения хорошо регулируемого выхода образец выходного напряжения постоянного тока обычно подается обратно в схему управления и сравнивается со стабильным опорным напряжением. Любая возникшая ошибка используется для управления выходным напряжением. Для поддержания гальванической развязки между входом и выходом обратная связь обычно осуществляется через такое устройство, как оптоизолятор.

ВЧ переключение

Использование высокой частоты для импульсного привода дает несколько преимуществ:

• Трансформатор будет ВЧ-типа, который намного меньше стандартного сетевого трансформатора.

• Частота пульсаций будет намного выше (например, 100 кГц), чем при линейном питании, поэтому требуется меньшее значение сглаживающего конденсатора.

• Также использование прямоугольной волны для управления переключающими транзисторами (режим переключения) гарантирует, что они рассеивают гораздо меньше энергии, чем обычный транзистор последовательного стабилизатора. Опять же, это означает, что для заданной выходной мощности могут использоваться меньшие и более дешевые транзисторы, чем в линейных источниках питания аналогичного номинала.

• Использование трансформаторов меньшего размера и сглаживающих конденсаторов делает импульсные источники питания более легкими и менее громоздкими.Дополнительные затраты на сложную схему управления также компенсируются меньшими и, следовательно, более дешевыми трансформаторами и сглаживающими конденсаторами, что делает некоторые конструкции с переключаемым режимом менее дорогими, чем эквивалентные линейные источники питания.

Хотя линейные источники питания могут обеспечить лучшее регулирование и лучшее подавление пульсаций на низких уровнях мощности, чем источники с импульсным режимом, вышеуказанные преимущества делают SMPS наиболее распространенным выбором для блоков питания в любом оборудовании, где требуется стабилизированный источник питания для доставки средних и больших объемов. власти.

Недостатком использования такой высокочастотной прямоугольной волны в мощной цепи, такой как SMPS, является то, что создается много мощных высокочастотных гармоник, так что без очень эффективного RF-экранирования и фильтрации существует опасность того, что SMPS создаст радиочастотные помехи.

Введение в конструкцию импульсных источников питания

В этой статье представлен простой для понимания подход к объяснению того, как работает импульсный, понижающий или повышающий источник питания.

Опубликовано 29 июля 2020 г. автор John Teel

Большинство производителей или энтузиастов знают, что делает повышающий или понижающий преобразователь, и использовали их раньше.Однако, как правило, они просто следуют шаблонному подходу к его разработке, не понимая, что именно он делает.

Давайте подробнее рассмотрим, как работает импульсный, понижающий или повышающий источник питания. Цель состоит не в том, чтобы предоставить подробную информацию о конструкции этих типов источников питания, а в том, чтобы понять их работу достаточно хорошо, чтобы принимать обоснованные решения по необходимым аспектам таких схемных блоков. Таким образом, математика и любые расчетные уравнения будут сведены к минимуму.

Кроме того, существует множество топологий импульсных источников питания или SMPS.Чтобы сохранить философию этой статьи, обсуждение будет ограничено простыми схемами повышения или понижения.

Основные компоненты

Прежде чем перейти к тому, как работает настоящий SMPS, в этом разделе кратко рассматриваются некоторые из основных компонентов типичного SMPS.

Электронный выключатель

Для всех импульсных источников питания требуется переключатель с электронным управлением. Два наиболее часто используемых устройства в маломощных SMPS — это биполярный NPN-транзистор и N-Ch MOSFET.На рисунке 1 показаны эти два типа переключателей.

Рисунок 1 — Два распространенных типа электронных переключателей, используемых в простых схемах SMPS

Ключевым моментом здесь является то, что эти переключатели работают в режиме насыщения: либо полностью насыщенный, либо полностью отключенный. В обоих случаях рассеиваемая мощность в коммутаторе сводится к минимуму. Фактически, именно так импульсные источники питания достигают высокого КПД по сравнению с линейными регуляторами.

Конденсаторы и индукторы

Несмотря на то, что в импульсном блоке питания индуктор является схемным элементом, который играет наиболее важную роль в его основной работе, этот раздел начнется с обзора некоторых ключевых рабочих характеристик конденсатора, поскольку это концептуально легче понять. Это создает основу для лучшего понимания роли катушки индуктивности.

Рассмотрим схему, состоящую из полностью разряженного конденсатора, заряжаемого от источника напряжения, как показано на рисунке 2.Когда переключатель замыкается, напряжение конденсатора экспоненциально возрастает по направлению к напряжению батареи V, в то время как ток экспоненциально уменьшается.

Рисунок 2 — Конденсатор заряжается от источника напряжения

Обратите внимание, что, чтобы быть технически правильным, напряжение конденсатора никогда не достигнет того же значения, что и напряжение батареи, и ток никогда не упадет полностью до нуля. Однако для всех практических целей они в конечном итоге приближаются к своим соответствующим пределам, чтобы считаться равными.

Также обратите внимание, что когда переключатель замыкается, ток конденсатора мгновенно повышается до значения, фактически равного V / R. Напряжение, с другой стороны, медленно возрастает до значения V.

Теперь рассмотрим схему на рисунке 3 ниже. Когда переключатель S1 замкнут, конденсатор заряжается как обычно.

Теперь, если позднее (T) переключатель S1 размыкается, а S2 одновременно замыкается, то напряжение на конденсаторе будет равным некоторому напряжению V _OPEN, которое будет зависеть от того, как долго конденсатор заряжался до к открытию переключателя.

Рисунок 3 — Заряд и разряд конденсатора

То же самое напряжение теперь будет на R, заставляя ток течь через R, равный V _OPEN / R в момент переключения переключателей.

Конденсатор, конечно, разрядится, отдав часть своей запасенной энергии, и напряжение на R будет уменьшаться, как и ток. Здесь следует отметить, что ток конденсатора мгновенно изменился на противоположный.

Таким образом, вместо того, чтобы течь в конденсатор, как при включении переключателя S1, теперь она вытекает из конденсатора. Однако напряжение на конденсаторе не изменилось.

Теперь перейдем к индукторам. На рисунке 4 показан индуктор, приводимый в действие источником постоянного напряжения — батареей. Он во многом похож на конденсатор, за исключением того, что кривые тока и напряжения поменяны местами.

Рисунок 4 — Катушка индуктивности приводится в действие источником постоянного напряжения

Максимальный ток, который может быть в конечном итоге достигнут, будет ограничен сопротивлением постоянному току провода, из которого изготовлен индуктор, плюс любой фактический физический резистор в последовательной цепи и напряжением батареи.

На рис. 5 показано, что происходит, когда переключатель S1 размыкается для катушки индуктивности, которая некоторое время «заряжалась». В некоторой степени аналогично корпусу конденсатора, но с заменой ролей тока и напряжения, напряжение на катушке индуктивности мгновенно меняет направление на противоположное, чтобы поддерживать тот же ток, протекающий в тот момент, когда переключатели переключаются.

Рисунок 5 — Индуктор, приводящий в действие нагрузку

Опять же, чтобы провести параллель с конденсатором, на этот раз напряжение на катушке индуктивности изменило направление, в то время как направление тока осталось прежним.Кроме того, как и в случае с конденсатором, напряжение и ток будут медленно падать, поскольку катушка индуктивности откажется от накопленной энергии.

Повышающий преобразователь

Из предыдущих описаний основных компонентов типичного SMPS теперь можно понять работу повышающего преобразователя. Это показано на рисунке 6.

Рисунок 6 — Блок-схема повышающего преобразователя

Как показано, переключатель представляет собой электронный переключатель, такой как N-канальный полевой МОП-транзистор, который постоянно замыкается или размыкается. Когда он замкнут, возрастающий ток индуктора протекает через переключатель, и напряжение на катушке индуктивности медленно падает, но в течение этого периода оно снова находится в оппозиции к напряжению батареи.

При размыкании, как показано ранее, напряжение на катушке индуктивности мгновенно меняет направление, чтобы сохранить ток. Этот индуктивный ток должен течь через диод D в нагрузку, поскольку переключатель открыт.

Обратите внимание, что напряжение индуктора теперь добавляется к напряжению батареи, поэтому выходное напряжение будет выше, чем напряжение батареи.Таким образом достигается действие повышающего преобразователя.

Также обратите внимание, что ток, который первоначально протекал в индукторе, когда переключатель был замкнут, будет зависеть от того, как долго переключатель был замкнут. Этот ток будет использоваться для зарядки конденсатора, а также течет в нагрузку.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Управляя током катушки индуктивности, можно также управлять напряжением конденсатора и, следовательно, напряжением нагрузки.Другими словами, контролируя время включения переключателя, можно управлять напряжением на нагрузке.

Понижающий (понижающий) преобразователь

Базовый понижающий преобразователь состоит из тех же компонентов, что и повышающий, но они устроены иначе. На рисунке 7 показана блок-схема базового понижающего преобразователя. Когда переключатель замкнут, ток в катушке индуктивности увеличивается, как и раньше.

Рисунок 7 — Блок-схема понижающего преобразователя

Напряжение в любой момент на катушке индуктивности в течение этого периода ВКЛ будет противоположным напряжению батареи.Таким образом, конденсатор и нагрузка будут видеть напряжение ниже напряжения батареи.

Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, напряжение на индукторе мгновенно переключает направление, чтобы поддерживать ток, протекающий в том же направлении, что и при включении переключателя. Диод D обеспечивает путь для этого обратного тока.

При правильном управлении временем переключения ВКЛ / ВЫКЛ на конденсаторе и нагрузочном резисторе может поддерживаться относительно стабильное напряжение ниже, чем напряжение батареи.

Контроллер SMPS

Даже несмотря на то, что почти все SMPS включают в себя микросхему, которая выполняет все функции управления, все же достаточно поучительно понять, как этого можно достичь.

Прежде чем вдаваться в это, следует упомянуть, что многие современные контроллеры SMPS включают в себя внутренний блок цифровой обработки, который позволяет использовать гораздо более сложные контуры управления, повышающие универсальность таких контроллеров.

На рисунке 8 показано, как можно создать простой аналоговый понижающий контроллер SMPS PWM.Он состоит из треугольной волны, питающей неинвертирующий вход компаратора, и образца выходного напряжения, питающего инвертирующий вход компаратора.

Рисунок 8 — Реализация простого аналогового ШИМ-контроллера SMPS

Выход компаратора будет высоким каждый раз, когда уровень неинвертирующего входа выше, чем уровень инвертирующего входа. Обратите внимание, что в фактической реализации есть компоненты контура управления и фильтра, чтобы предотвратить нестабильность контура управления.Здесь они не показаны.

На рисунке 9 показано, что происходит при трех разных уровнях выходного напряжения. Когда выходное напряжение высокое, время включения выхода ШИМ невелико. Это, конечно, приводит к снижению выходного напряжения.

И наоборот, когда выходное напряжение низкое, время включения больше, что приводит к увеличению выходного напряжения. Таким образом, путем правильного выбора значений компонентов может быть достигнуто стабильное регулируемое выходное напряжение.

Рисунок 9 — Формы сигналов ШИМ при различных выходных напряжениях

Сравнение коммутации и линейных регуляторов

Существует два вида регуляторов напряжения: импульсные и линейные.Если выходное напряжение выше входного, то необходимо использовать импульсный источник питания, будь то прямое усиление или какая-либо другая топология переключения.

В противном случае можно выбрать между ИИП или линейным источником питания. Итак, каковы некоторые соображения?

Во-первых, эффективность. Рассмотрим, например, случай регулятора на 1 А с входным напряжением 10 В и выходным напряжением 5 В. Тогда мощность, рассеиваемая линейным регулятором (и теряемая в виде тепла), будет равна (10В — 5В) * 1А = 5Вт.

Это много потраченной впустую мощности, и большинство линейных регуляторов не смогут справиться с такой большой рассеиваемой мощностью.

КПД в данном конкретном случае составляет в лучшем случае 50%. Это означает, что половина мощности тратится впустую в виде тепла, и только половина мощности идет на выходную нагрузку. Еще хуже, если входное напряжение выше 10 В.

С другой стороны, SMPS может достичь КПД 90% или больше. В этом случае он потратит только 0,5 Вт. Даже если потери энергии не вызывают прямого беспокойства, вы должны подумать о том, как безопасно отвести это избыточное тепло, особенно в замкнутых пространствах.

Каковы недостатки использования SMPS? Первый — стоимость и сложность. Типичный SMPS более сложен и использует больше компонентов, чем линейный. Следовательно, это обычно стоит дороже.

Еще одна проблема с SMPS — наличие пульсаций на регулируемом выходе. Это просто из-за его характера переключения. В некоторых случаях это может быть не слишком важно. В случаях, когда это имеет значение, это обычно решается установкой SMPS, за которым следует линейный пострегулятор.

SMPS доводит входное напряжение до точки, при которой разница между входным и выходным напряжением линейного пострегулятора достаточно мала.В свою очередь, линейный регулятор обеспечивает более чистое регулируемое напряжение на нагрузку.

Еще одна проблема — плохой переходный отклик. Например, ИИП требуется некоторое время, чтобы отреагировать и компенсировать скачок или внезапное изменение нагрузки. Требуется несколько циклов ШИМ, чтобы должным образом вернуть выходной сигнал в нужное положение.

Наконец, опять же из-за своей коммутационной природы, SMPS действительно создает нежелательные радиочастотные помехи. Таким образом, помимо дополнительной сложности, по всей вероятности, потребуется больше компонентов для подавления радиочастот, чтобы конечный продукт соответствовал требованиям по эмиссии.

Не только это, но в некоторых случаях блоки обработки сигналов низкого уровня должны быть правильно размещены, и следует уделить некоторое внимание правильной трассировке трассировки печатной платы, чтобы минимизировать влияние этого шума переключения на эти чувствительные участки.

Заключение

В этой статье дается краткое введение в импульсные регуляторы и некоторые их характеристики. Теперь вы должны иметь гораздо лучшее фундаментальное представление о работе импульсных источников питания.

Надеюсь, эта информация поможет вам выбрать лучшие блоки питания, соответствующие требованиям к питанию вашего конечного продукта.

Автор Шон Литингтун

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product .

Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Источники питания | Electronics Club

Блоки питания | Клуб электроники

Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор | Двойные расходные материалы

Следующая страница: Преобразователи

См. Также: AC / DC | Диоды | Конденсаторы

Типы источников питания

Есть много типов источников питания.Большинство из них предназначены для преобразования сети переменного тока высокого напряжения. к подходящему низковольтному источнику питания для электронных схем и других устройств. Источник питания можно разбить на серию блоков, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Например, регулируемое питание 5 В:

Трансформатор — понижает напряжение сети переменного тока высокого напряжения до переменного тока низкого напряжения.
Выпрямитель — преобразует переменный ток в постоянный, но выходной постоянный ток меняется.
Smoothing (Сглаживание) — сглаживает постоянный ток от сильно варьирующегося до небольшой ряби.
— устраняет пульсации, устанавливая на выходе постоянного тока фиксированное напряжение.

Источники питания, изготовленные из этих блоков, описаны ниже со схемой и графиком их выхода:

Только трансформатор

Низковольтный выход переменного тока подходит для ламп, нагревателей и специальных двигателей переменного тока. Это , а не , подходит для электронных схем, если они не включают выпрямитель и сглаживающий конденсатор.

См .: Трансформатор

Трансформатор + выпрямитель

Регулируемый выход постоянного тока подходит для ламп, нагревателей и стандартных двигателей.Это , а не , подходит для электронных схем, если они не содержат сглаживающий конденсатор.

См .: Трансформатор | Выпрямитель

Трансформатор + выпрямитель + сглаживание

Плавный выход DC имеет небольшую пульсацию. Он подходит для большинства электронных схем.

См .: Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание

Трансформатор + выпрямитель + сглаживание + регулятор

Регулируемый выход постоянного тока очень плавный, без пульсаций.Подходит для всех электронных схем.

См .: Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор

Трансформатор

Трансформаторы преобразуют электричество переменного тока из одного напряжения в другое с небольшими потерями мощности. Трансформаторы работают только с переменным током, и это одна из причин, почему в сети используется переменный ток.

Повышающие трансформаторы повышают напряжение, понижающие трансформаторы понижают напряжение. В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор для снижения опасно высокого напряжения в сети. напряжение (230 В в Великобритании) на более безопасное низкое напряжение.

Трансформаторы расходуют очень мало энергии, поэтому выходная мощность (почти) равна входной мощности. Обратите внимание, что при понижении напряжения ток увеличивается.

Входная катушка называется первичной , а выходная катушка — вторичной . Между двумя катушками нет электрического соединения, вместо этого они связаны переменное магнитное поле, создаваемое в сердечнике из мягкого железа трансформатора. Две линии в середине символа схемы представляют сердечник.

Rapid Electronics: трансформаторы

Обозначение схемы трансформатора

Передаточное число

Отношение числа витков на каждой катушке, называемое соотношением витков , определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большое количество витков на первичной (входной) катушке, которая подключена к питающей сети высокого напряжения. и небольшое количество витков на его вторичной (выходной) катушке, чтобы обеспечить низкое выходное напряжение.

Передаточное число витков =	Вп	=	Np
	VS		Ns

V = мощность в s

Выходная мощность = мощность в

Ip80

Vp = первичное (входное) напряжение
Np = количество витков первичной катушки
Ip = первичный (входной) ток

Vs = вторичное (выходное) напряжение
Ns = количество витков вторичной катушки
Is = вторичный (выходной) ток

Выпрямитель

Есть несколько способов подключения диодов, чтобы выпрямитель преобразовывал переменный ток в постоянный.Мостовой выпрямитель является наиболее важным и производит двухполупериодных переменный постоянный ток. Двухполупериодный выпрямитель также можно сделать всего из двух диодов, если используется трансформатор с центральным отводом, но сейчас этот метод редко используется, потому что диоды стали дешевле. Можно использовать одиночный диод как выпрямитель, но он использует только положительные (+) части волны переменного тока для создания полуволны переменного постоянного тока.

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель может быть выполнен с использованием четырех отдельных диодов, но он также доступен в пакеты, содержащие четыре необходимых диода.Он называется двухполупериодным выпрямителем. потому что он использует всю волну переменного тока (как положительную, так и отрицательную части). Чередующиеся пары диодов проводят, это переключает соединения, поэтому переменные направления переменного тока преобразуются в одно направление постоянного тока.

1,4 В используется в мостовом выпрямителе, потому что на каждом диоде 0,7 В при проводящем соединении, и всегда есть два диоды проводящие, как показано на схеме.

Мостовые выпрямители

рассчитаны на максимальный ток, который они могут пропускать, и максимальное обратное напряжение, которое они могут выдержать.Их номинальное напряжение должно быть как минимум в три раз больше среднеквадратичного напряжения источника питания. поэтому выпрямитель может выдерживать пиковые напряжения. Пожалуйста, смотрите страницу Диоды для получения более подробной информации, включая фотографии мостовых выпрямителей.

Rapid Electronics: мостовые выпрямители

Мостовой выпрямитель

Выход: двухполупериодный переменный постоянный ток
(с использованием всей волны переменного тока)

Однодиодный выпрямитель

Один диод можно использовать в качестве выпрямителя, но он дает полуволны переменного постоянного тока, которые имеют промежутки когда переменный ток отрицательный.Трудно сгладить это достаточно хорошо, чтобы питать электронные схемы, если они не требуется очень небольшой ток, поэтому сглаживающий конденсатор существенно не разряжается во время промежутков. Пожалуйста, обратитесь к странице Диоды для некоторых примеров выпрямительных диодов.

Rapid Electronics: Выпрямительные диоды

Выпрямитель одинарный диод

Выход: переменная полуволна постоянного тока
(с использованием только половины переменного тока)

Сглаживание

Сглаживание выполняется электролитическим конденсатором большой емкости. подключен к источнику постоянного тока, чтобы действовать как резервуар, подающий ток на выход, когда изменяющееся напряжение постоянного тока от выпрямитель падает.На диаграмме показаны несглаженный изменяющийся постоянный ток (пунктирная линия) и сглаженный постоянный ток (сплошная линия). Конденсатор быстро заряжается около пика переменного постоянного тока, а затем разряжается, подавая ток на выход.

Обратите внимание, что сглаживание значительно увеличивает среднее напряжение постоянного тока почти до пикового значения. (1,4 × значение RMS). Например, выпрямляется переменный ток 6 В RMS. до полной волны постоянного тока около 4,6 В RMS (1,4 В теряется в мостовом выпрямителе), со сглаживанием этого увеличивается почти до пикового значения, что дает 1.4 × 4,6 = 6,4 В постоянного тока.

Неидеальное сглаживание из-за небольшого падения напряжения на конденсаторе при его разряде, давая небольшую пульсацию напряжения . Для многих цепей пульсация составляет 10% от напряжения питания. напряжение является удовлетворительным, и приведенное ниже уравнение дает необходимое значение для сглаживающего конденсатора. Конденсатор большего размера даст меньше пульсаций. При сглаживании полуволны постоянного тока емкость конденсатора должна быть увеличена вдвое.

Rapid Electronics: электролитические конденсаторы

Сглаживающий конденсатор, C, для пульсации 10%:

С =	5 × Io
	Vs × f

где:
C = сглаживающая емкость в фарадах (Ф)
Io = выходной ток в амперах (A)
Vs = напряжение питания в вольтах (V), это пиковое значение несглаженного постоянного тока.
f = частота сети переменного тока в герцах (Гц), в Великобритании это 50 Гц

Регулятор

ИС регулятора напряжения доступны с фиксированными (обычно 5, 12 и 15 В) или переменное выходное напряжение.Они также рассчитаны на максимальный ток, который они могут пропускать. Доступны регуляторы отрицательного напряжения, в основном для использования в двойных источниках питания. Большинство регуляторов включают в себя автоматическую защиту от чрезмерного тока («защита от перегрузки»). и перегрев («тепловая защита»).

Многие микросхемы фиксированного стабилизатора напряжения имеют 3 вывода и выглядят как силовые транзисторы, например, регулятор 7805 + 5V 1A, показанный справа. В них есть отверстие для крепления при необходимости радиатор.

Rapid Electronics: регулятор 7805

Стабилитрон

Для слаботочных источников питания можно сделать простой регулятор напряжения с резистором. и стабилитрон, подключенный в обратном направлении , как показано на схеме.Стабилитроны имеют номинальное напряжение пробоя и Vz . Максимальная мощность Pz (обычно 400 мВт или 1,3 Вт).

Резистор ограничивает ток (как светодиодный резистор). Ток через резистор постоянный, поэтому при отсутствии выходного тока весь ток течет через стабилитрон, и его номинальная мощность Pz должна быть достаточно большой, чтобы выдержать это.

Дополнительную информацию о стабилитронах см. На странице «Диоды».

Rapid Electronics: стабилитроны

стабилитрон
a = анод, k = катод

Выбор стабилитрона и резистора

Это шаги для выбора стабилитрона и резистора:

Напряжение стабилитрона Vz — необходимое выходное напряжение
Входное напряжение Vs должно быть на несколько вольт больше Vz.
(это необходимо для небольших колебаний Vs из-за пульсации)
Максимальный ток Imax — это требуемый выходной ток плюс 10%
У стабилитрона мощность Pz определяется по максимальному току: Pz> Vz × Imax
Сопротивление резистора : R = (Vs — Vz) / Imax
Номинальная мощность резистора : P> (Vs — Vz) × Imax

В этом примере показано, как использовать эти шаги для выбора стабилитрона и резистора с подходящими значениями и номинальной мощностью.

Например

Если требуемое выходное напряжение 5 В, а выходной ток 60 мА:

Vz = 4,7 В (ближайшее доступное значение)
Vs = 8V (на несколько вольт больше, чем Vz)
Imax = 66 мА (ток плюс 10%)
Pz> 4,7 В × 66 мА = 310 мВт, выберите Pz = 400 мВт
R = (8 В — 4,7 В) / 66 мА = 0,05 кОм = 50,
выбираем R = 47
Номинальная мощность резистора P> (8 В — 4.7 В) × 66 мА = 218 мВт, выберите P = 0,5 Вт

Двойные расходные материалы

Для некоторых электронных схем требуется источник питания с положительным и отрицательным выходами, а также нулевое напряжение (0 В). Это называется «двойным источником питания», потому что это похоже на два обычных источника питания, соединенных вместе, как показано на схеме.

Двойные источники питания имеют три выхода, например, источник питания ± 9 В имеет выходы + 9 В, 0 В и -9 В.

Rapid Electronics: блоки питания

Следующая страница: Преобразователи | Исследование

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

Как сделать схему переменного источника питания с цифровым управлением

Блок питания — это аппаратный компонент, который подает питание на электрическое устройство.Источник питания может подаваться от батареи или от аппаратной схемы, которая преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока или понижающий переменный ток в повышающий переменный ток и наоборот. Источник переменного тока — это источник, который позволяет пользователю изменять и регулировать желаемое выходное напряжение и выходной ток. Обычно для регулировки напряжения используется потенциометр.

Цепь переменного источника питания

Схема регулируемого источника питания оснащена регулируемым регулятором напряжения для регулировки выходной мощности в соответствии с выходной мощностью.Регулируемый регулятор напряжения имеет линейное регулирование и регулировку нагрузки.

Блок-схема цепи переменного тока

На этой блок-схеме показано, как в цепи регулируется напряжение переменного тока.

Блок-схема источника питания

Принципиальная схема

Схема переменного источника питания

Эта принципиальная схема приведена ниже. Основное питание 220 В подается непосредственно на трансформатор с центральным ответвлением. Эта ступень трансформатора снижает напряжение 220 В до 24 В, которое затем выпрямляется через мостовой выпрямитель.

Схема источника питания

Мостовой выпрямитель выдает непрерывный пульсирующий сигнал постоянного тока. Затем конденсаторы используются для фильтрации пульсирующего сигнала в плавный непульсирующий постоянный ток. Наконец, напряжение регулируется с помощью регулятора IC.

рабочая

Напряжение от понижающего трансформатора затем подается на мостовой выпрямитель, который генерирует непрерывный пульсирующий сигнал постоянного тока.

Пульсирующий сигнал выходного напряжения постоянного тока

Полярность выхода не может быть инвертирована, и на нем наблюдаются большие колебания.Этот пульсирующий постоянный ток также имеет некоторый нежелательный ток (пульсации), что делает невозможным его использование в системах электропитания.

Сглаживающий конденсатор, который действует как фильтр, используется для удаления нежелательного тока (пульсации). Теперь выходной сигнал с емкостью будет таким, как показано на рисунке ниже, и подвергнут дальнейшей фильтрации, чтобы получить чистый постоянный ток.

Выход после сглаживающего конденсатора

Плавный непульсирующий сигнал постоянного тока подается на регулятор напряжения. LM317 используется как регулятор напряжения. Конденсаторы C2 и C4 используются для устранения пульсаций, если процесс фильтрации выполняется вне регулятора.Конденсатор C4 также предотвращает работу регулятора напряжения LM317 в качестве генератора.

Конденсатор C3 шунтирует вывод ADJUST регулятора напряжения на землю, чтобы улучшить способность подавления пульсаций. Диоды используются для защиты регулятора от избыточного протекания, если какой-либо источник напряжения подключен к выходным клеммам регулятора. Переменное сопротивление подключено к выводу ADJ регулятора.

LM317 Регулятор положительного напряжения

Регулятор напряжения представляет собой интегральную схему, которая обеспечивает постоянное регулируемое выходное напряжение независимо от изменения входного напряжения.LM317 — это регулятор переменного напряжения с 3-контактной монолитной интегральной схемой, показанной ниже.

LM317

Он способен обеспечить 1,5 А при напряжении от 1,25 вольт до 30 вольт. Соотношение двух сопротивлений, подключенных к регулятору напряжения LM317, можно использовать для установки желаемого уровня напряжения.

LM317 Схема

Распиновка

INPUT — Нерегулируемый вход
OUTPUT — Регулируемый выход
ADJUST — Переменный резистор, подключенный к этому выводу, регулирует выходное напряжение

Характеристики

Стабилизатор положительного напряжения
Имеет внутреннее ограничение тока
Тепловое отключение
Компенсация безопасной зоны

Приложения

Регулятор напряжения LM317 имеет множество электрических применений.Вот несколько приложений

Сбор энергии
Холодильник
Измеритель качества электроэнергии
Управление подстанцией
HVAC (Отопление, вентиляция, кондиционер)
Генерация сигналов и волн
Коммутатор Ethernet

Источник переменного тока с цифровым управлением

Схема регулируемого источника питания состоит из регулируемого регулятора положительного напряжения LM317, декадного счетчика КМОП микросхемы CD4017, микросхемы таймера NE555 и фиксированного регулятора отрицательного напряжения LM7912.

Источник переменного тока подается на трансформатор, который понижен до 12 В переменного тока. Выходной сигнал трансформатора выпрямляется с помощью двухполупериодного выпрямителя для обхода нежелательных всплесков и обеспечения плавной подачи мощности без колебаний.

Конденсаторы используются для фильтрации пульсаций. И положительные, и отрицательные полупериоды используются для получения положительного и отрицательного выходного сигнала постоянного тока. Светодиод используется для индикации включения.

Микросхема таймера NE555 подключена как нестабильный мультивибратор для генерации тактовых импульсов. Выход микросхемы таймера соединен с микросхемой счетчика CD4017.IC CD4017 — это счетчик декадных колец. Каждый из его выходов переходит в высокий уровень один за другим, когда принимается тактовый импульс.

Выходы микросхемы CD4017 подключены к базе транзистора T1 — T10. LED3 — LED11 используются здесь для индикации уровней напряжения. Регулируемый регулятор напряжения IC LM317 вырабатывает опорное напряжение 1,25 В. Предварительные настройки VR1 — VR9 настраиваются для получения желаемого выходного напряжения.

Регулируемый источник питания с цифровым управлением

Рабочий

Когда переключатель S2 нажат, выход IC1 становится ВЫСОКИМ, а на выходах IC2 один за другим становится ВЫСОКИЙ, как счетчик звонков.

Поскольку предустановки VR1 – VR9 подключены к коллекторам транзисторов T2 – T10, между регулируемым выводом и выводом заземления IC4 появляются разные выходные сопротивления, что вызывает разные выходные напряжения.

IC LM7912 обеспечивает фиксированное отрицательное напряжение постоянного тока 12 В. Таким образом, блок питания можно использовать в цепях, требующих как отрицательного, так и положительного напряжения.

LED2 используется для индикации отрицательного напряжения 12 В постоянного тока. Когда CD4017 сбрасывается нажатием переключателя S3, выходное напряжение изменяется на 1.2 В и, таким образом, светодиоды индикации напряжения погаснут.

Регулятор отрицательного напряжения

Регулятор напряжения представляет собой интегральную схему, которая обеспечивает постоянное регулируемое выходное напряжение независимо от изменения входного напряжения. LM7912 обычно используется в электронных схемах с 3-х полюсным стабилизатором отрицательного напряжения.

LM7912 IC

Эта микросхема обеспечивает постоянное отрицательное выходное напряжение, несмотря на изменения входного напряжения. Число 79 указывает на то, что ИС является регулятором отрицательного напряжения, а число 12 указывает на выходное напряжение.

Распиновка

Контакт 1 — Клемма заземления (0 В)
Контакт 2 — входной терминал (от 5 В до 24 В)
Контакт 3 — выходной терминал

Характеристики

Подавление сильной пульсации
Выходной ток 1,5 А
Погрешность заданного выходного напряжения 4%
Тепловая защита и защита от короткого замыкания
Внутренняя токоограничивающая защита безопасной зоны

Универсальный блок питания

Универсальный блок питания чаще всего используется в электронных лабораториях.Он обеспечивает разнообразный и свободный от колебаний выходной сигнал.

Универсальный источник питания

Вышеупомянутая универсальная схема источника питания обеспечивает переменное напряжение от 3 до 30 В, максимальный ток 1,5 А, а добавление модулей может обеспечить более высокий ток. Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 (U1) обеспечивает короткое замыкание.

Универсальный источник питания должен работать от сети переменного тока напряжением от 90 до 264 В, 50 или 60 Гц. Выпрямленное входное напряжение с конденсатора фильтра диодного моста заряжается до 120 В.Эта схема работает в паре с мощным аудиоусилителем 1500 Вт.

Схема разработана для зарядного устройства ноутбука с выходом 20 В и использует TOP 246Y за счет интеграции питания. TOP 246Y устраняет половину дискретных компонентов по сравнению с UC3842.

Цифровой мультиметр

Цифровой мультиметр — это устройство, используемое для измерения таких электрических величин, как напряжение, ток и сопротивление. Цифровой мультиметр пришел на смену аналоговым из-за своей высокой точности, надежности и повышенного сопротивления.

Это все о цепи переменного тока. Мы надеемся, что вы лучше поняли концепцию этой темы. Кроме того, любые вопросы по этой теме или проектам в области электроники, пожалуйста, оставьте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, каковы применения LM317?

Семинар по компоновке печатной платы импульсного источника питания

Добро пожаловать. Приветствуем всех на PCB West 2013, Сессия 9, Импульсные источники питания.Я твой спикер. Меня зовут Скотт Нэнс. Я старший разработчик печатных схем в Optimum Design Associates. Я был дизайнером печатных плат в сфере сервисных бюро в течение 30 лет. Хочу отметить, что я не инженер-электрик и не проектировщик блоков питания. Итак, эта презентация — с моей точки зрения, и это взгляд разработчика печатных схем. Причина такой презентации, я думаю, проста. Импульсные блоки питания и их схемы повсюду. Мы видим их в простом дизайне, жестком дизайне, дешевых потребительских товарах в ваших высококачественных телефонах.Мы видим, как они поступают по всему нашему компьютеру, обеспечивая питание, и по всему компьютеру в точке нагрузки.

Вот причина презентации. Причина, по которой я здесь, заключается в том, что мой босс предложил каждому написать статью, а я переключил источники питания. Я предлагаю вам ознакомиться с некоторыми другими статьями, написанными другими дизайнерами из Optimum Design. Вы можете найти их на сайте designinthetrenches.com, и они охватывают такие темы, как синхронизация DDR, рациональная шелкография, доблесть NPI, ODB ++ и некоторые другие.Вы можете увидеть отрывки из этих статей на сайте designinthetrenches.com.

Мы видим, что существует масса доступной информации об импульсных источниках питания для инженеров-электриков, тома о магнитных характеристиках и потерях мощности, но не так много полезной информации для профессионалов по компоновке печатных плат. Я думаю, что эта презентация может помочь прояснить некоторые недоразумения, которые возникают у разработчиков печатных плат, когда приходит время переключать блоки питания. Нам нужно уметь идентифицировать его и уметь размещать так, чтобы каждый макет действовал и работал так, как задумал производитель.Я намерен вкратце рассказать историю импульсных источников питания — мы не будем тратить на это слишком много времени — а затем объясню, как они работают. Я собираюсь предоставить некоторые конкретные методы и примеры верстки, а также что можно и чего нельзя. Все это просто предназначено для того, чтобы предоставить специалисту по верстке достаточно информации, чтобы он мог стать лучшим членом своей команды дизайнеров.

Начнем. На повестке дня, прежде всего, импульсные блоки питания; что они собой представляют, как они выглядят, как мы их идентифицируем, как они работают? А затем мы перейдем к разводке печатной платы, и это, вероятно, будет веселее.Мы доберемся до этого, как только сможем. А затем, если у нас будет время, мы сделаем обзор основ питания. В любое время, если у кого-то есть какие-либо вопросы или что-то неясное, пожалуйста, не стесняйтесь задавать вопросы, и мы посмотрим, сможем ли мы добраться до них в отведенное время. Итак, снова, история переключения источников питания, это будет краткое изложение того, где они были. Не туда, куда они идут, а лишь коротко о том, где они были, откуда пришли. А затем мы рассмотрим некоторые типы источников питания и топологии, чтобы вы могли их идентифицировать.Для профессионалов в области компоновки печатных плат, возможно, не так важно знать эти вещи, потому что большинство этих решений было принято еще до того, как они попали в разводку. Инженеры уже определились со всеми параметрами импульсного блока питания. Мы углубимся в суть этого, когда перейдем к схеме импульсного источника питания.

Немного истории. Принципы были известны еще в 1930-х годах. Их использовали в конденсаторах, аппаратах для дуговой сварки и тому подобном.IBM использовала его в своем мэйнфрейме 704, и, конечно же, он был гигантским и не таким эффективным, как коммутаторы, которые мы видим сегодня. НАСА использовало их. Спутник Telstar — хороший тому пример. И, наконец, самым известным из них является персональный компьютер Apple II, потому что был представлен импульсный источник питания, который фактически сделал компьютер достаточно маленьким и достаточно легким, чтобы его можно было использовать в домашних условиях.

Многие хотят отдать должное популярности импульсных блоков питания.На ум приходит Apple. Род Холт был инженером, который представил его в Apple II. Он получил большую заслугу, но он не изобрел импульсный источник питания. Применял только к домашнему компьютеру. Взрыв популярности импульсных источников питания действительно следует приписать инновациям в полупроводниковой промышленности, которые станут микросхемами контроллеров, которые управляют импульсными источниками питания и делают их эффективными.

Еще одна вещь заключалась в том, что для быстрого переключения больших токов был необходим переключатель питания, и вертикальный полупроводниковый металлооксидный транзистор позволял это делать.Это потрясающий термин для обозначения вертикальных металлооксидных полупроводников. Это потрясающий процесс для чипа, позволяющий быстро переключаться. Это было важно для потребительских товаров, потому что в то время биполярные транзисторы использовались какое-то время, и они очень хорошо работали для приложений с большой мощностью, но они не переключались — в старые времена — и близко не переключались достаточно быстро. Произошло то, что частота переключения была не выше диапазона слышимости людей, поэтому мы слышали такие вещи, как визги в телевизорах и тому подобное.Теперь частоты намного выше, и из-за этого они намного эффективнее.

Итак, еще немного истории. Эти импульсные блоки питания раньше назывались импульсными блоками питания. Motorola начала защищать свой товарный знак, поэтому их больше так не называют. Их называют вариациями, их часто называют переключаемым режимом, переключаемым режимом или SMPS. Мне нравится универсальный переключатель терминов, потому что он применим ко всем из них, и с этого момента я буду использовать этот термин.

Итак, когда вы думаете о импульсном блоке питания — если вы покупаете импульсный блок питания, на ум приходит главный блок питания компьютера. На самом деле это больше, чем импульсный блок питания, и я покажу вам это через минуту, но мы называем это блоком питания. И это то, что является источником сетевого напряжения, 110, и обеспечивает все напряжения через компьютер, которые вам нужны. Дополнительное регулирование происходит на контроллере, на видеокарте и в любом другом месте, которое снижает напряжение от основного источника питания.И мы называем эти регуляторы или точки нагрузки. Это небольшой пример небольшого линейного регулятора точки нагрузки с шариковой решеткой.

Итак, вот несколько примеров. Он просто показывает изображения огромной разницы и, возможно, добавляет путаницы, что такое импульсный источник питания. Основной источник питания компьютера, зарядное устройство для сотового телефона, регулируемый импульсный источник питания лабораторного уровня, линейная сетка из шариков, которая выглядит безобидно, но на самом деле довольно экзотично.Готовый модуль, который можно использовать для приложений, которые будут работать в готовом виде. Это автомобильный усилитель мощности на 800 Вт.

Вот блок-схема компьютерного БП, о котором я говорил. Как видите, первые их ступени действительно готовят напряжения для импульсного блока питания. Выпрямитель с фильтром электромагнитных помех с плавким предохранителем. Если вы знаете о блоках питания, после выпрямления он становится постоянным напряжением. Импульсный источник питания на самом деле не преобразует переменный ток в постоянный.Он принимает напряжение постоянного тока, и я покажу вам, он фактически преобразует его в переменный ток, а затем обратно в постоянный ток для своего выходного напряжения с целью повышения эффективности.

На этом изображении прямо здесь, после выпрямителя у меня есть схема PFC — и она есть в некоторых более мощных блоках питания — и это означает коррекцию коэффициента мощности. Есть два типа. Есть пассивное и активное. Если это активная схема корректора коэффициента мощности, на самом деле это еще один импульсный источник питания в линии, подготавливающий напряжение перед основным источником питания.Ваше обычное напряжение постоянного тока, которое вы увидите, напряжение в режиме ожидания, ваш плюс 12, ваш плюс 5, плюс 3,3, иногда минус 12 и минус 5.

Мы больше не будем говорить о блоке питания, а только о секциях импульсного блока питания. По определению импульсный источник питания использует выключатель питания, магнитные элементы, колпачки фильтров и выпрямитель для передачи энергии, и это от входа к источнику выхода, обеспечивающему регулируемое напряжение. Он работает путем быстрого включения и выключения этого выключателя питания.Это выходное напряжение рассчитывается исходя из входного напряжения переключателя и рабочего цикла.

Рабочий цикл — это время, в течение которого происходит включение и выключение. Во время работы на сцене — они называют это режимом насыщения — это эффективная стадия — на ней незначительное падение напряжения. В выключенном состоянии он отключен, и по нему нет тока. Таким образом, переключатель питания некоторое время остается в этих двух состояниях, и это очень эффективные состояния, поэтому в течение этого времени они рассеивают очень мало энергии.Это теория импульсного источника питания.

И, конечно же, эффективность обычно является причиной того, что вы используете импульсный источник питания. Линейные регуляторы обычно составляют 60%, а импульсные источники питания регулярно составляют 90%, и они никогда не составляют 100%, но могут быть 98. Более высокий КПД, конечно, означает меньшее потребление мощности на входном источнике, более длительный срок службы для ваши батареи, меньшее тепловыделение — все, что нам нужно для наших небольших современных электронных устройств.

Таким образом, сравнивая их с предшественниками, которые являются линейными регуляторами, коммутаторам не требуются большие, тяжелые низкочастотные трансформаторы, которые вы могли бы видеть, может быть, в Apple I. До Apple II они были большими трансформаторами. Коммутаторам это не нужно, но они требуют высокочастотной фильтрации. И это делается с помощью гораздо меньших компонентов. Фильтрация осуществляется с помощью LC-цепи. Он будет с проводником и крышкой, а не с большим трансформатором.Они не рассеивают так много тепла, поэтому мы видим более высокую эффективность, делая это. Это также позволяет нам миниатюризировать и в сочетании с более высокой энергоэффективностью дает им огромное преимущество перед линейными регуляторами.

Недостаток коммутатора в том, что он требователен к компоновке. Даже когда они расположены правильно, из-за быстрого переключения и из-за высокого тока они шумят. Они могут излучать шум, и мы должны об этом знать.Мы должны знать, откуда исходит этот шум.

Существует два основных типа импульсных источников питания. есть изолированные и неизолированные. Это означает, что в середине импульсного источника питания есть трансформатор. Обычно вам понадобится импульсный источник питания с изоляцией от трансформатора, когда напряжение выше, и это из соображений безопасности. Итак, все, что выше 42,5 вольт — это в значительной степени мировой стандарт, но здесь я показываю, что этого требуют требования UL.Опять же, это для безопасности. Но если вам это не нужно, то компоненты с более низким напряжением могут быть очень маленькими, а многие силовые компоненты могут быть на той же микросхеме, что и схема управления. Вот почему мы находим модули, в которых очень мало внешних компонентов.

Вот три распространенных неизолированных. Это будут меньшие более низкие напряжения. Они называются понижающим, повышающим и понижающе-повышающим, и они определяются вашими требованиями к входному и выходному напряжению. Понижающий регулятор называется понижающим, входное напряжение будет выше, чем выходное.Повышение, очевидно, выход будет выше, чем вход, а повышение-понижение будет инвертировать полярность. Иногда это называют инвертированием полярности, и — не так часто — это называется неизолированным обратным ходом. Иногда по ошибке их называют обратным ходом, но без трансформатора они не обратятся. Вы бы назвали это неизолированным обратным ходом.

Это простейшая схема. Это понижающий регулятор, понижающий преобразователь. Первое, что мы сделаем, это определим все ключевые компоненты питания.Конденсаторы фильтра обозначены как Cin и Cout. Выключатель питания здесь — U-1. Это также функция элемента последовательного прохода. L-1 — магнитный элемент, в данном случае индуктор. И тогда D-1 — это выходной выпрямитель, и в данном случае это диод Шокли, который пытается снизить прямое падение напряжения.

Тогда вы видите, что есть три разные топологии, но на самом деле они создаются путем простой перестановки переключателя, выпрямителя и катушки индуктивности.По этим схемам они немного отличаются, но происходит то, что энергия восстанавливается из магнитного элемента по-другому. Мы получаем повышение напряжения с повышением и инвертирование полярности, просто переставляя три компонента.

А затем большое слово «асинхронный» против синхронного. Синхронный часто называют сверхэффективным импульсным источником питания, и я уже упоминал о прямом падении напряжения выпрямителя. В эффективном импульсном источнике питания большую часть времени половина потерь или даже более половины потерь приходится на выпрямитель.Его заменяют другим полевым МОП-транзистором. Иногда это сбивает с толку, эти двое делают две разные вещи, но у обоих есть своя важная функция. Линии управления, которые управляют этими двумя, часто называют верхним затвором и нижним затвором. Их называют сверху и снизу. Один из них снова будет элементом последовательного прохода, а другой будет выходным выпрямителем. Иногда их также называют верхними и нижними. Но вы увидите эти проверки. Их назовем синхронными или сверхэффективными.

А потом с чередованием и многофазностью. Чередование копирует элемент последовательного прохода вместе с магнетизмом, и это снижает текущие напряжения на этих устройствах. Вы можете совместно использовать ограничители входного и выходного фильтров, и, делая это, вы действительно можете уменьшить размер ограничения выходного фильтра. Опять же, более эффективный и в данном случае многофазный, это видно по контрольным линиям. Это действительно снижает шум и одновременно увеличивает эффективность.Вы увидите, как этот конкретный прибор выполняет такие действия, как подача напряжения ядра микропроцессора.

Это изолированные топологии. Обычно они предназначены для более высоких напряжений. Здесь определены шесть общих, но они все время изобретают их для разных приложений. Я показываю некоторые конкретные или общие приложения, но на самом деле любая из этих топологий будет работать в любом приложении. Просто они имеют разные характеристики, которые делают их более подходящими для конкретного применения.

Обратный ход — это тот, о котором я говорил ранее, в телевизоре высокого напряжения. Обычно там можно увидеть обратный ход или более дешевые компьютерные блоки питания. Впереди будут компьютерные блоки питания более высокого класса. Два переключаются вперед, опять же для большей мощности. Вы можете видеть, что мощность обычно увеличивается в диапазоне, потому что каждая из этих топологий лучше подходит для этого диапазона. Можно чередовать любую топологию. Вы видели, что они весят до 1000 ватт. Когда они увеличиваются до 10 000 Вт, это обычно чередуется полный мост.Вы можете чередовать десятки раз. Есть несколько переключателей и несколько индукторов. Эти вещи могут выглядеть очень сложными, но принципы переключения такие же, как и в простых. Мне нравится показывать простые схемы, потому что то, что мы здесь узнаем, просто воспроизводится на некоторых из этих более сложных.

Изолированные топологии, я показываю обратную и прямую. Они не выглядят сильно по-разному, но то, что они делают на самом деле — обратный ход заимствован из предыдущего — я показал вам повышение понижения, инвертирование полярности.На самом деле все, что происходит, это то, что магнитный элемент разделяется, соединяется и наматывается вокруг, образуя трансформатор. Так что это изоляция, но на самом деле это так — поэтому иногда это называют обратным ходом, когда он не изолирован. Прямой преобразователь представляет собой замену понижающего преобразователя. Все остальные изолированные топологии на самом деле являются производными от прямого преобразователя. Больше переключателей, более высокая мощность, более эффективный при этой мощности.

Последние два будут полумостом и полным мостом.Это завершает последние шесть изолированных типологий. Все больше и больше переключателей, все более и более эффективных для большей мощности. Я просто хочу указать, если вы видите мост H, это не аббревиатура полумоста. Это действительно показывает, что вы используете полный мост, и H — это действительно то, как переключатели выглядят на схематической форме в H.

Итак, перейдем к разводке печатной платы. Есть вопросы? Итак, эталонный макет, критический проход в EMI и аналоговая схема.Эталонный макет — это то, что вы найдете, если у вас есть микроконтроллер и производитель, который выводит эти данные. Часто будет использоваться эталонный макет. Вы сможете копировать в точности так, как задумал производитель. Я ничего из этого не понимаю. Я вообще редко вижу какие-либо спецификации. Обычно я очень усердно ищу спецификации и примечания по применению. Один намек — если вы не можете их найти, обратитесь к производителю. Они предоставят вам информацию, которую вы не всегда можете найти в Интернете.

Всегда обращайтесь к паспорту производителя и любым указаниям по применению. Опять же, это применимо, если у вас есть производитель, у которого есть контроллер или критическое устройство, это покажет вам, как заставить его работать. Часто они вообще недоступны. Мы поговорим о некоторых причинах, по которым эталонный макет нельзя скопировать. Очень распространенный. У нас не было бы этого класса прямо здесь, если бы все, что вам нужно было делать, это каждый раз копировать макет, верно? Мы говорим о том, где можно вносить изменения, а где нет.Просто несколько кратких примеров предлагаемых макетов, которые бывают всех форм. Некоторые из них выглядят карикатурно, но они всегда дают вам то, что, по мнению производителя, необходимо. Чаще всего без объяснения причин. Некоторые из них были просто демонстрационными схемами, которые они вам дают, они заставили их работать, и могут или не могут даже применяться с вашим применением. Ваш макет может не выглядеть так, но это то, что вы получаете в отношении направления макета печатной платы.

Итак, вот некоторые из причин, по которым рекомендуемый макет не может быть реализован как есть.Во-первых, основные компоненты различаются по размеру и форме. Я думаю, что каждый коммутатор, который я когда-либо выкладывал, имеет катушку индуктивности и выпрямитель другого размера, чем те, что показаны на указанной схеме. И я думаю, что это обычно потому, что инженер-электрик может проводить анализ сокращения затрат, или он может просто заменять детали, чтобы использовать детали, которые есть на складе его компании. Это самый распространенный вариант, и он немного меняет макет, когда форма отличается.Возможно, вы больше не сможете делать обратные пути такими, какими они были. Функции схемы опущены или добавлены, механические ограничения, близость к другим компонентам. Все это повлияет, если вы сможете реализовать рекомендуемый макет как есть. Требования к тестированию были бы подобны тестовым точкам ICT — необходимость вставлять переходные отверстия в каждую сигнальную линию, а производитель говорит вам, что вы не можете.

Детали с мелким шагом, требующие более тонкой меди? Если производитель говорит, что этот макет должен быть выполнен с 2 унциями меди, но у вас есть деталь с мелким шагом, в которой говорится, что вы должны сделать это с тремя восьмыми унциями меди, вам придется спланировать эти пути тока по-другому и выполнить изменения их макета.Вы просто хотите убедиться, что он работает так, как задумано.

Переходные отверстия большего размера. Много раз они скажут, что вам нужно вставить переходное отверстие здесь и здесь. Если вы вынуждены из-за стандартов компании или из соображений надежности использовать переходное отверстие другого размера, у вас может не быть такой же доступности для размещения переходного отверстия. Так что, возможно, вы меняете компоновку только для того, чтобы вставить переходные отверстия. И, конечно же, разное количество слоев печатной платы. Это обычное дело.

Итак, мы надеемся, что, поняв, как работает коммутатор и где находятся критические пути питания, мы сможем изменить схему так, чтобы эти вещи не влияли на чувствительную аналоговую схему.Стандарты дизайна вашей компании могут даже привести к другим изменениям: прокладка виртуальной машины, терморегуляторы, размеры занимаемой площади — все эти вещи, которые ваша компания может посоветовать вам использовать. Возможно, вы смотрите на макет, и реализовать его будет буквально невозможно.

Самыми критическими путями в коммутаторе или компоновке всегда являются контуры переменного тока. Нам нужно идентифицировать их, чтобы мы могли сперва их спланировать. И, как тут же сказано, эти пути имеют приоритет над всеми остальными.Итак, мы выкладываем переключатель для контуров переменного тока. Когда мы сможем их идентифицировать, мы можем приступить к раскладке нашего переключателя. Понижающие преобразователи, простой понижающий регулятор, с которого легко начать. Петли постоянного тока — входной и выходной источник — они исходят от источника и заряжают положительный вывод Cin, а затем этот ток возвращается с отрицательного вывода Cin обратно к источнику. Как и нагрузка, ток поступает от положительного вывода Cout и возвращается к отрицательному выводу Cout.Первое, что вы сделаете, вы хотите определить, где эти крышки фильтров находятся на вашей схеме, и обозначить их как это. Потому что эти соединения здесь должны быть выполнены на выводах конденсатора. Вы хотите сделать их с большим количеством переходных отверстий и низкими препятствиями.

Петли переменного тока будут петлей переключателя мощности, и она формируется, когда переключатель включен. Таким образом, ток протекает от положительного вывода Cin и через последовательный элемент пропускания, через магнитный элемент к положительному выводу Cout и возвращается от отрицательного вывода Cout обратно к отрицательному выводу Cin.Когда переключатель выключен, мы восстанавливаем энергию, которая хранится в магнитном элементе. Так что эта токовая петля немного отличается от токовой петли. Он поступает от катушки индуктивности, заряжает положительный вывод Cout и возвращается от отрицательного вывода Cout через выходной выпрямитель и обратно к магнитному элементу.

Очень мало информации о неизолированности — очень мало для разработчика печатных плат, но это действительно довольно просто, когда вы начинаете отмечать, где находятся контуры переменного тока.Опять же, это единственный выход, поэтому он выглядит довольно безобидно, но когда они становятся сложными, что происходит, потому что они снимают несколько напряжений с каждого из этих трансформаторов. Вы все еще хотите идентифицировать петли, и они разделены в изолированной форме. Я также показываю оптопару для обратной связи с контроллером, потому что, опять же, из соображений безопасности у вас будет изолированный трансформатор. Это более высокое напряжение.

Выход элемента последовательного прохода, или переключателя, называется узлом переключения, и его обычно называют узлом SW или SW.Это часть прямого пути переменного тока, несущая колебания напряжения большой амплитуды и все частоты переключения. В частности, этот узел должен быть как можно короче. Его размер должен быть таким, чтобы пропускать ток, необходимый для источника питания, но вы не хотите делать его шире, чтобы компенсировать более длинную линию. Причина в том, что эта линия и ее способность становиться антеннами и излучать электромагнитные помехи зависят от ее длины. Таким образом, идея этой примечания состоит в том, чтобы сделать ее как можно короче.

В обратном пути заметка, о которой вы действительно хотите знать, — это разница. Отличие двух контуров переменного тока — питание на неизолированных импульсных блоках питания. Разница в том, что две петли, которые вы видите наложением, перекрывают Cout, и некоторые производители говорят, что вам не нужно беспокоиться о них, потому что они учитывают эти напряжения постоянного тока, потому что напряжения на нем постоянно. Это небезопасный способ просмотра, потому что здесь есть другие вещи.Мы не хотим рассматривать их как контуры постоянного тока. Это две независимые петли переменного тока, но различие, в частности, должно заключаться в коротком соединении с общей точкой с низким импедансом на Cin, которое очень короткое, чтобы быть анодом выходного выпрямителя. Это будет общая точка заземления, которая в коммутаторе будет также применяться к p-земле в любых термопрокладках для ваших контроллеров.

Вот только образец схемы компоновки понижающего преобразователя. Все силовые компоненты находятся на одной стороне платы.Соединения выполняются без переходных отверстий, а затем обратные пути выполняются с переходными отверстиями без термического разгрузки. Выходной выпрямитель всегда располагается очень близко к магнитному элементу. Простите меня, и обратный путь к Цину тоже. Это наш узел переключения. Это сделано как можно меньше.

Таким образом, обратный путь переменного тока должен максимально совпадать с прямыми путями, и лучший способ сделать это — использовать полную пластину заземления на втором уровне — прямо под вашим импульсным источником питания.Практически повсеместно рекомендуется иметь полную заземляющую пластину под импульсным источником питания, если только вы не делаете однослойную плату. Тогда вам действительно нужно подумать об этом, как вы собираетесь сделать пути обратного цикла укороченными и маленькими. Причина этого в том, что близкие магнитные поля нейтрализуют друг друга. Таким образом, это снижает EMI. Таким образом, коммутационный узел особенно нужен, поскольку он несет коммутационные и сильноточные пути, он должен быть защищен и должен быть расположен таким образом, чтобы он не находился рядом с какой-либо другой схемой или любыми другими переключателями.Эта конкретная схема представляет собой понижающий преобразователь, но чего-то не хватает, выпрямитель находится на плате. Это сверхэффективный синхронный выпрямитель. Таким образом, вы не видите выпрямитель, но когда соединения выходят на печатную плату, они подчиняются тем же правилам, что и снаружи.

Вот и все о путях с большим током. Были вопросы по этому поводу? Тогда я буду рад двигаться дальше. Таким образом, регулирование рабочего цикла — это то, что определяет выходное напряжение, и этот сигнал будет нести частоту переключения.Он также считается средним током и должен быть максимально защищен от путей большой мощности переменного тока. А поскольку он имеет средний ток и несет частоту коммутации, он должен находиться вдали от чувствительных аналоговых схем, на которые он может повлиять. Вы можете потратить много времени на работу с этими линиями затворов сразу после того, как спланируете свои токовые петли переменного тока. Одной из форм управления нагрузкой является широтно-импульсная модуляция — просто изменяет время включения и выключения переключателя в зависимости от входного напряжения.Площадь каждого блока одинакова, и это просто помогает обеспечить действительно стабильное выходное напряжение.

Чтобы рабочий цикл работал правильно, нам нужна какая-то обратная связь. Извините, это снова рабочий цикл, извините. Это драйвер затвора, а не интегрированный контроллер, и эти сигналы много раз должны маршрутизироваться как пара и маршрутизироваться внутри. Опять же, это должно содержать контур, сделать контур как можно меньше, чтобы уменьшить EMI, а также обеспечить подавление синфазного шума.

Это то, что вы увидите, когда начнете строить коммутаторы из дискретных компонентов, а не заставлять контроллеры делать это за вас. Чтобы получить точный рабочий цикл, нам нужен какой-то тип обратной связи с выходом, будь то напряжение или ток. Во многих случаях это напряжение, и во многих случаях это делается с помощью делителя напряжения — просто измеряя выходное напряжение. А затем он будет подан на аналоговый усилитель с воздушной коррекцией. Это будет на микросхеме контроллера.Его обычно называют FB или узел обратной связи, и этот узел, в частности, имеет высокий импеданс, что означает, что он чувствителен к шуму.

Другой тип обратной связи может быть обратной связью по току. Какой ток динамически подает источник питания в любой момент времени. Это делается через чувствительный резистор и компаратор, который определяет падение напряжения на известном резисторе. Благодаря этому они могут в любой момент вычислить, какой ток проходит через резистор.Вы можете видеть, что это не то, что делает автотрассировщик. Классы цепей имеют большой ток, но они на короткое время превращаются в аналоговый сигнал, поэтому их следует рассматривать как дифференциальную пару. Помехозащищенность — это то, что вам здесь нужно, и ее маршрутизация довольно специфична, это называется соединением Кельвина. Возможно, вам потребуется заземлить его, в зависимости от того, что вокруг него.

Это еще один пример связи Кельвина.Это был многофазный синхронный понижающий преобразователь, который вы увидите для питания ваших микропроцессоров, напряжения ядра и т. Д. И очень быстро вы можете увидеть, что в середине есть два Cins, два ваших последовательных проходных элемента, затем два выпрямителя, два индуктора и затем два резистора считывания. Вы можете увидеть переходное отверстие, выходящее из их середины, а затем возвращение Коута. Аналоговая заземляющая пластина посередине. Следующим слайдом будет вид снизу сбоку. Вы можете видеть, как контроллер собирает соединения Кельвина от двух измерительных резисторов, а затем передает рабочий цикл обратно элементу последовательного прохода.

Это аналоговые сигналы, обратная связь, о которой мы говорим, Кельвины и, в частности, сети делителей напряжения, они аналоговые, и они должны быть аналоговыми, а не поврежденными проходом высокого тока. По этой причине часто вам нужно иметь аналоговую заземляющую пластину, на которую они могут ссылаться. Обычно у вас будет общая точка, чтобы привязать эту аналоговую заземляющую поверхность к какой-то точке на коммутаторе. Cout — обычное место для этого, но производители покажут вам — много раз, как компоненты, расположенные внутри, диктуют другое место для этой общей точки.

Вот еще одно место для этого. Это общая точка, продиктованная производителем. Аналоговая схема внизу. S-земля означает сигнальную землю, но в данном случае это аналоговая земля. Вот что означает s-ground. Когда вы определите это и общую точку между s-землей и p-землей, вы узнаете, где находятся сильноточные возвратные сигналы и от чего следует держаться подальше. Идея, аналоговые сигналы, которые поступают в аналоговую область этого контроллера, должны оптимально пересекаться в общей точке.

Тепловизоры, всегда большая проблема с переключателями. Коммутаторы не на 100% эффективны, поэтому они теряют часть мощности для нагрева, а поскольку мы делаем их такими маленькими, часто бывает трудно отвести тепло. Этот явно не такой уж маленький. Это инвертор для солнечной батареи. Итак, здесь много тепла, потому что на улице уже солнце. Мы пытаемся отвести тепло, а у нас сзади есть радиатор. На самом деле мы хотели бы укоротить затвор и линии управления, но то, что у нас есть, это то, что мы хотим использовать напряжения постоянного тока с низким импедансом для всех радиаторов.Мы хотим использовать Vin, Vout и землю. Что вы не хотите использовать, так это узел переключения. Часто случается, что коммутационный узел — это лучший механический способ отвести тепло от переключателя. Но это ваша излучающая антенна EMI, которую вы хотите уменьшить любой ценой.

Конечно, еще один способ отвода тепла — это воздушный поток. Они все время плотно упакованы в высокие компоненты. Сам ваш коммутатор будет иметь высокие компоненты. У него будет высокий индуктор и высокие крышки фильтра.Возможно, вы затеняет элемент прохода серии — сам переключатель. Вот где вы пытаетесь избавиться от жары. Если вы используете только воздушный поток, вам действительно нужно знать направление воздуха. Возможно, вы вращаете переключатель только для отвода тепла.

Другая форма, которую вы видите в ноутбуках, — это теплопроводность. Мы контактируем с компонентами, чтобы отвести тепло. В этом случае у нас есть токопроводящий охлаждающий элемент на задней стороне в контакте и сверху.Но часто это делается механически. Это могло быть сделано из предыдущего продукта. Это может быть сделано, потому что механик должен сделать это первым, но это пример предварительно размещенных компонентов. Итак, в макете нам не нравятся предварительно размещенные компоненты, потому что это дает нам очень небольшую свободу действий в том, как мы собираемся их размещать. Поэтому, если вы вынуждены сделать это таким образом, и вы вынуждены установить переключатель там, где он работает хорошо, вы можете получить размещение, которое в некоторых областях намного плотнее, чем в других. У нас есть несколько общих правил, которые можно и чего нельзя делать, а также ошибки в макете.Кроме того, нам нужно проявлять творческий подход к придумыванию решений, чтобы не допускать ошибок только потому, что мы вынуждены двигаться в одном направлении с нашим макетом.

Так что не надо. Нам часто дают стеки, которые мы вынуждены использовать. Это стэк HGI для полетов в авиакосмической отрасли. Мы не собираемся менять это и выпускать этот макет в этом году. Так что мы должны заставить эту работу работать за нас. Как видите, обратный путь для петли переменного тока находится на пятом уровне. У нас есть несколько скоростных сигналов на три и четыре.Если бы мы этого не планировали, мы могли бы направлять эти сигналы прямо через петли переменного тока в нашем коммутаторе. Простое осознание этого заставит вас убедиться, что этого не происходит. Если вы позволите этому уйти, это будет легкой ошибкой. Маршрут прямо через него, верно?

Я предлагаю, возможно, использовать несколько слоев и хорошо сшить их вместе. Вы можете либо приблизить обратный путь к прямому, либо наоборот. Преимущество понижения прямого тока обратно к обратному току состоит в том, что вы расширяете медь.Вы должны хорошо сшить их вместе, но это увеличивает ваши текущие возможности, а повышение температуры окружающей среды снижается.

Не размещайте компоненты измерения напряжения там, где они обнаруживают. Это частая ошибка. Вы удивитесь. Здесь у нас есть трасса обратной связи с высоким импедансом, охватывающая правый проход для коммутирующего узла. Будет очень сложно получить точное представление о том, что на самом деле происходит на выходе коммутатора. Это будет вызвано шумом.По сути, мы делаем большую антенну для звукоснимателя. Мы хотим разместить их как можно ближе к этому узлу обратной связи. Вы увидите, что в коммутаторах много, термин ACAP, как можно ближе. Затем вы выводите напряжение постоянного тока в качестве обратного отсчета. Эти доброкачественные и невосприимчивые к шуму.

Вот наше нынешнее чувство, наши связи по Кельвину. Много раз я показывал вам схему, в которой соединения Кельвина должны выполняться с помощью переходных отверстий. Если возможно, мы стараемся не делать их переходными отверстиями, соединения Кельвина выполняются таким же образом.Если необходимы переходные отверстия … ну, они чувствуют силовые соединения, верно? Таким образом, эти сети, по определению, уже являются плоскими сетями, вероятно, в вашем макете, и поэтому их очень легко можно замкнуть прямо на плоскость, что не позволит вам получить точное представление о том, что происходит в нашем восприятии. Поэтому мы используем наш инструмент САПР, чтобы убедиться, что эти переходные отверстия не замыкаются на плоскость, где мы этого не хотим.

Есть несколько способов сделать это. Мне нравится рисовать маленькие круглые пустоты.Но мне нравится задокументировать это, так что на случай, если в какой-то момент времени произойдет дальнейшая переработка этого макета, это не просто маленькие кусочки рисунков, которые всплывают и влияют на другие схемы.

Надо знать, где находится наш переключающий шум в коммутаторе, чтобы он не влиял на другие схемы. Мы не хотим, чтобы он был рядом с чем-то чувствительным, и мы не хотим, чтобы он находился рядом с другими переключателями. Вот этот случай — пара запретов. У нас есть две катушки индуктивности рядом друг с другом, и они соединяются и вызывают … Теперь это трансформатор.Мы наводим шум от одного к другому. Итак, это пара недопустимых. Что я действительно предлагаю сделать, так это то, что первое, что мне нравится делать в макете, — это разместить на рабочем месте все переключатели. Когда вы это делаете, вы знаете, где находятся коммутационные узлы, знаете, где с ними сталкиваться, и знаете, как уберечь их от всего, что может оказаться чувствительным. Другие люди могут начать с других схем, но я всегда сначала начинаю с переключателей.

Это одна из худших ошибок.Размещение Cout в нагрузке. Если вы используете несколько элементов прохода серии, размер Cout часто уменьшается в размере. Так получается небольшая керамическая крышка. И если вы не определили его как Cout, его можно легко принять за отсутствующий колпачок байпаса в другом месте на плате.

И то, что вы сделали здесь, — это убрали возможность фильтровать пульсации напряжения на выходе. То, что здесь происходит, простая маленькая ошибка, но у вас будет пульсация напряжения на всей плоскости между отсюда, и вы увидите это на всех своих сигналах на этой шине напряжения.Все ваши цифровые выходы будут видеть эту частоту переключения. Так что ты делаешь с Коутом? Вы кладете его прямо рядом с магнитным элементом, образующим ЖК-фильтр.

Коммутаторы

действительно выделяют тепло, я сказал, что они не на 100% эффективны. Эта потеря мощности выводится в виде тепла. Итак, на этом этапе, когда вы впервые выкладываете свой коммутатор и получаете место, с которым можно работать, спланируйте, как вы собираетесь выводить из него тепло. Тепловые переходы на открытой площадке контроллера, заполнение всеми вашими напряжениями постоянного тока, планирование направления воздушного потока и все эти вещи.Тепловые переходные отверстия — я слышал, что их определяют как переходное отверстие диаметром 14 мил и более. Конечно, вы можете использовать переходные отверстия меньшего размера, иногда это необходимо, особенно когда они находятся в контактной площадке, но они, кажется, лучше всего подходят для термического извлечения — переходное отверстие 14 мил. Таким образом, очевидно, что знание того, как проходят эти пути тока и где находится аналоговая схема, позволит нам расположить коммутатор наилучшим образом. Особенно, когда нам нужно изменить этот макет.

Некоторые из этих проблем, о которых я говорил, не так критичны.Это сбивает с толку, потому что некоторые люди не заботятся о некоторых переключателях. Что ж, эти проблемы усиливаются при повышении тока и при повышении частоты коммутации. Я думаю, что это то, о чем я говорю, каждое приложение уникально. У меня есть курс обзора блока питания. Это не совсем корректно, но объясняет, почему мы называем переменным напряжением или возвратом переменного тока.

Я сказал прямой переменный ток, что звучит неправильно, потому что все думают, что переменный ток идет только по одной или двум разным полярностям — переменному току.Переменный ток также может иметь прямоугольную форму, но по определению он обеспечивает циклически изменяющееся напряжение во времени. Что мы знаем, так это то, что это не постоянный ток, потому что постоянный ток имеет одинаковое направление потока и количество или напряжение электричества. Итак, одно мы знаем, что это не постоянное напряжение. Напряжение постоянного тока, которое быстро включается и выключается, как в переключателе, представляет собой циклически изменяющееся напряжение во времени. Это либо положительно, либо отрицательно относительно того, где было секунду назад.

Регулировка необходима, потому что входные напряжения не идеальны.Современные процессоры, работающие при напряжении ниже 1 В, требуют действительно стабильного регулирования мощности. Свитчеры могут это сделать, если они правильно разложены. Вот почему линейные регуляторы так неэффективны. Потому что все потери идут на тепло, им нужно место для головы. Для линейного регулятора обычно характерен КПД 60%. Это означает, что вся энергия теряется из-за тепла. Распространенным применением будет регулятор на 12 вольт с выходным сигналом 5 вольт. Если он выдает 1 ампер, это падение на 7 вольт, а вы должны извлечь из него 7 ватт тепла.Это довольно распространенное приложение, но семь ватт — это убийство в неправильной среде. И поэтому импульсные блоки питания более эффективны. Вы включаете и выключаете его, и ваше выходное напряжение на самом деле является просто средним напряжением.

Ну, для импульса с модуляцией времена нарастания и спада будут меняться. Но типичные частоты будут — это зависит от того, что вы делаете. Импульс с модуляцией иногда бывает с очень медленной скоростью. Но килогерцы, сотни килогерц, это для мощного аудиопреобразователя, но вы также можете получить мегагерцы.Это не десятки или сотни мегагерц, но это жесткий сигнал быстрого переключения, поэтому вам нужно беспокоиться о гармониках фронтов. Так что это не столько время нарастания и спада, сколько острые углы.

Импульсный блок питания с этим не справляется. Он обрабатывает импульс с модуляцией входного напряжения, но должен быть фильтр электромагнитных помех, выпрямление, все, что происходит перед переключателем. Так что переключателя на самом деле нет, чтобы позаботиться об этом.В основном блоке питания компьютера есть функция, называемая коррекцией коэффициента мощности, и это помогает, потому что повышает напряжение. Это как предусилитель для основного блока питания. Да, но переключатели обычно не просто подключают к стене. У них есть фильтрация и подготовка, прежде чем они достигнут самого напряжения.

Я хочу вас всех поблагодарить. Если есть какие-либо вопросы или что-то еще, с чем я могу помочь, я более чем счастлив. Завтра иду на выставку — у Оптимум Дизайн там палатка.Пожалуйста, зайдите и поговорите. Я хотел бы поговорить о ваших макетах. Пожалуйста, сделай это. Все в порядке? Получайте удовольствие от своих макетов и свяжитесь со мной в любое время. Спасибо вам всем. [аплодисменты] Большое спасибо.

Блок питания DIY с регулируемым напряжением и током

Привет, друзья, пришло время сделать источник переменного тока для вашего использования. Главный друг любителей электроники — это регулируемая схема питания. Каждый производитель DIY нуждается в таком настольном блоке питания для выполнения другого проекта.Итак, в этой статье мы собираемся представить вам супер друга для вашего электронного проекта — проект источника переменного тока DIY 30v 10A DC Variable.

Схема регулируемого источника питания

Схема управления переменным напряжением и током работает на основе коммутационной микросхемы TL494. TL494 имеет два усилителя ошибок по сравнению с SG3525, что позволит вам также контролировать постоянное напряжение и ток.

Связанные 10к и 2.2nf будет определять частоту выходного сигнала. Выходной сигнал составляет около 42 кГц.