Схема регулируемого блока питания с защитой: РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ

Содержание

РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ

   У каждого радиолюбителя, регулярно занимающегося конструированием электронных устройств, думаю, имеется дома регулируемый блок питания. Штука действительно удобная и полезная, без которого, испробовав его в действии, обходиться становится трудно. Действительно, нужно ли нам проверить, например светодиод, то потребуется точно выставлять его рабочее напряжение, так как при значительном превышении подаваемого напряжения на светодиод, последний может просто сгореть. Также и с цифровыми схемами, выставляем выходное напряжение по мультиметру 5 вольт, или любое другое нужное нам и вперед.

   Многие начинающие радиолюбители, сначала собирают простой регулируемый блок питания, без регулировки выходного тока и защиты от короткого замыкания. Так было и со мной, лет 5 назад собрал простой БП с регулировкой только выходного напряжения от 0,6 до 11 вольт. Его схема приведена на рисунке ниже:

   Но несколько месяцев назад решил провести апгрейд этого блока питания и дополнить его схему небольшой схемкой защиты от короткого замыкания.

Эту схему нашел в одном из номеров журнала Радио. При более детальном изучении выяснилось, что схема во многом напоминает приведенную выше принципиальную схему, собранного мной ранее блока питания. При коротком замыкании в питаемой схеме светодиод индикации КЗ гаснет, сигнализируя об этом, и выходной ток становится равен 30 миллиампер. Было решено, взяв часть этой схемы дополнить свою, что и сделал. Оригинал, схему из журнала Радио, в которую входит дополнение, привожу на рисунке ниже:

   На следующем рисунке показывается часть этой схемы, которую нужно будет собрать.

   Номинал некоторых деталей, в частности резисторов R1 и R2, нужно пересчитать в сторону увеличения. Если у кого-то остались вопросы, куда подсоединять  выходящие провода с этой схемы, приведу следующий рисунок:

   Еще дополню, что в собираемой схеме, вне зависимости, будет это первая схема, или схема из журнала Радио необходимо поставить на выходе, между плюсом и минусом резистор 1 кОм. На схеме из журнала Радио это резистор R6. Дальше осталось протравить плату и собрать все вместе в корпусе блока питания. Зеркалить платы в программе Sprint Layout

не нужно. Рисунок печатной платы защиты от короткого замыкания:

   Примерно месяц назад мне попалась на глаза схема приставки регулятора выходного тока, которую можно было использовать совместно с этим блоком питания. Схему взял с этого сайта. Тогда собрал эту приставку в отдельном корпусе и решил подключать её по мере необходимости для зарядки аккумуляторов и тому подобных действий, где важен контроль выходного тока. Привожу схему приставки, транзистор кт3107 в ней заменил на кт361.

   Но впоследствии пришла в голову мысль соединить, для удобства, все это в одном корпусе. Открыл корпус блока питания и посмотрел, места осталось маловато, переменный резистор не поместится. В схеме регулятора тока используется  мощный переменный резистор, имеющий довольно большие габариты. Вот как он выглядит:

   Тогда решил просто соединить оба корпуса на винты, сделав соединение между платами проводами. Также поставил тумблер на два положения: выход с регулируемым током и нерегулируемым. В первом случае,  выход с основной платы блока питания соединялся с входом регулятора тока, а выход регулятора тока шел на зажимы на корпусе блока питания, а во втором случае, зажимы соединялись напрямую с выходом с основной платы блока питания. Коммутировалось все это шести контактным тумблером на 2 положения. Привожу рисунок печатной платы регулятора тока:

   На рисунке печатной платы, R3.1 и R3.3 обозначены выводы переменного резистора первый и третий, считая слева. Если кто-то захочет повторить, привожу схему подключения тумблера для коммутации:

   Печатные платы блока питания, схемы защиты и схемы регулировки тока прикрепил в архиве. Материал подготовил AKV.

Originally posted 2018-11-23 07:09:50. Republished by Blog Post Promoter

для лабораторного и регулируемого, как сделать своими руками

Автор Акум Эксперт На чтение 8 мин Просмотров 7к. Опубликовано Обновлено

Практически каждый автолюбитель имеет в своем арсенале сетевое зарядное устройство. Но, к сожалению, далеко не все подобные приборы оснащены защитой от короткого замыкания. То же самое можно сказать о лабораторных блоках питания – обязательном инструменте любого радиотехника. В этой статье мы рассмотрим схемы защиты от КЗ для блока питания и зарядного устройства.

3 схемы на транзисторах и тиристорах

Для начала рассмотрим схемы защиты блока питания на полупроводниковых компонентах. Они просты, надежны и, главное, обладают большим, чем у схем с электромагнитным реле быстродействием.

Простейшая на биполярном транзисторе

Эта несложная для повторения конструкция подойдет для относительно маломощного (до 5-6 А) блока питания или зарядного устройства. В качестве управляющего ключа в блоке защиты используется довольно распространенный и недорогой кремниевый  транзистор КТ819.

Схема защиты от КЗ на биполярном транзисторе

Пока ток, протекающий через токоизмерительный резистор R3 в нагрузку не превышает допустимого, управляющий транзистор Т2 закрыт. А Т1 благодаря напряжению смещения с резистора R1 открыт. Нагрузка получает питание. При перегрузке или коротком замыкании на выходе схемы напряжение, вызванное падением на токоизмерительном резисторе R3, открывает T2. Тот в свою очередь запирает ключ Т1, одновременно зажигая светодиод LED1 «Перегрузка». В этом состоянии схема будет находиться до тех пор, пока ток потребления нагрузкой не войдет в допустимый диапазон.

На месте Т1 могут работать транзисторы 2N5490, 2N6129, 2N6288, 2SD1761, BD291, BD709, BD953, КТ729.  Т2 – любой маломощный кремниевый транзистор типа n-p-n. К примеру, популярный  КТ315 с любой буквой. Светодиод – любой индикаторный. Наладка схемы сводится к подбору номинала резистора R3, выполненного из куска нихромового провода. Чем ниже сопротивление резистора, тем выше ток, при котором сработает защита. Силовой транзистор Т1 нужно установить на радиатор с эффективной площадью рассеивания не менее 300 мм2.

Схема устойчиво работает при напряжении  от 8 до 25 В. Если оно иное, придется подобрать номиналы резисторов. R1 должен надежно отпирать силовой транзистор Т1 при отсутствии перегрузки. От номиналов R2, R3 будет зависеть порог срабатывания схемы по току.

На полевом транзисторе

В этой конструкции в качестве силового ключа используется полевой транзистор, имеющий меньшее, чем биполярный падение напряжения и способный коммутировать больший ток.

Схема защиты от КЗ на полевом транзисторе 

Пока ток через нагрузку не превышает критический, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R1 невелико, транзистор Т2 закрыт. Т1 открывается напряжением, которое подаётся через LED1. В это время ток, протекающий через светодиод и резистор R4 очень мал и светодиод не светится.

При коротком замыкании или перегрузке падение напряжения на токоизмерительном резисторе увеличивается, транзистор Т2 открывается и запирает полевой транзистор, отключая нагрузку. При этом ток через светодиод увеличивается и последний начинает светиться, указывая на перегрузку. Налаживание конструкции сводится к подбору номинала токоизмерительного резистора R1 – чем его сопротивление ниже, тем при большем токе нагрузки включится защита.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Если вместо постоянного резистора R4 установить подстроечный номиналом около 10 кОм, то регулировать ток срабатывания схемы можно им в достаточно широком диапазоне и без подбора R1. При указанных на схеме элементах и выходном напряжении 13-14 В (ЗУ для автомобильного аккумулятора) ток срабатывания защиты составляет около 8 А.

В узле можно использовать практически любые полевые транзисторы, выдерживающие ток 15-20 А и соответствующее напряжение. Подойдут, к примеру, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48. Если ток через нагрузку не будет превышать 8 А транзистору радиатор не нужен. Т2 – любой маломощный кремниевый n-p-n проводимости, скажем КТ315 или КТ3102.

На тиристоре

Эта схема предназначена для защиты от короткого замыкания зарядного устройства, но может работать с любым трансформаторным блоком питания без сглаживающих конденсаторов.

Схема защиты зарядного устройства на тиристоре 

Пока ток через нагрузку не превышает нормальный, T1 открыт. При этом при каждой полуволне напряжения коллекторным током открытого транзистора открывается тиристор, питая нагрузку. При коротком замыкании выходное напряжение падает, Т1 закрывается и запирает тиристор. Критическое напряжение, а значит, и порог срабатывания настраивается потенциометром Р1. В схеме можно использовать любой тиристор серии КУ202, Транзистор КТ814 можно заменить на BD136, BD138, BD140. Тиристор необходимо установить на радиатор площадью не менее 300 см2.

При необходимости сглаживающие конденсаторы можно установить после блока и использовать конструкцию в качестве обычного БП. Но в этом случае на выходе конструкции нужно установить токоограничивающий резистор номиналом 0. 1 – 1 Ом. В противном случае схема  будет срабатывать от перегрузки во время зарядки конденсаторов.

Схема защиты на реле

А теперь перейдем к конструкциям, в которых в качестве управляющего элемента используется электромагнитное реле. С одной стороны это несколько снижает надежность – контакты реле при больших токах могут подгорать. Но с другой такие схемы достаточно просты и могут использоваться с БП, рассчитанные на разное выходное напряжение – достаточно подобрать реле нужного типа.

На одном реле

Конструкция исключительно проста, содержит минимум деталей и не нуждается в настройке. Единственно, как было отмечено выше, необходимо подобрать реле по напряжению срабатывания и соответствующей мощности.

Блок защиты от короткого замыкания на одном реле

Работает устройство следующим образом. В исходном положении горит светодиод LED2, нагрузка обесточена. При нажатии на кнопку S2 на обмотку реле К1 поступает питание и оно срабатывает, подключая нагрузку к источнику питания и одновременно отключая кнопку и светодиод LED2. При этом конденсатор С1 служит для задержки отключения реле на время переключения его контактов. Вместе с нагрузкой питание через диод D1 поступает на обмотку К1 и оно становится на самоблокировку. Кнопку можно отпустить. Загорится светодиод LED1, сигнализируя о том, что нагрузка питается.

При коротком замыкании напряжение в цепи питания реле падает, и его отпускает, отключая нагрузку и снова подключая кнопку. LED1 гаснет, LED2 загорается. Для того, чтобы перезапустить узел необходимо устранить перегрузку и снова нажать кнопку S1.

Важно! При указанном на схеме реле устройство можно использовать с 12-ти вольтовым БП или зарядным устройством. Если напряжение источника отличается, необходимо подобрать реле, срабатывающего от этого напряжения.

На реле и однопереходном транзисторе

Эта схема несколько сложнее предыдущей, но она позволяет регулировать ток срабатывания защиты.

Защита от перегрузки с регулировкой порога срабатывания

Пока ток через нагрузку не превышает определенного значения, составной транзистор T1, T2 закрыт. При увеличении тока падение напряжения на токоизмерительном резисторе R1 заставляет открыться Т1 и Т2, а вслед за ними и сработать реле К1. Реле отключает нагрузку и подключает к плюсовой шине резистор R4, не позволяющий отключиться реле.

Чтобы привести конструкцию в исходное состояние, достаточно нажать на кнопку S2. Реле отключится, нагрузка снова получит питание. Если причина КЗ не устранена, то после отпускания кнопки защита сработает вновь. Величину тока срабатывания можно регулировать при помощи переменного резистора P1.

Важно! Не рекомендуется держать кнопку S2 длительное время. Если причина КЗ не устранена, то БП будет перегружен и сгорит, так как узел защиты будет принудительно отключен.

В блоке можно использовать транзисторы КТ805 с любой буквой, 2SC2562, 2N3054 (Т2) и любые маломощные кремниевые транзисторы структуры p-n-p. Напряжение срабатывания реле должно быть несколько ниже напряжения источника питания. LED1 «Перегрузка» – любой индикаторный.

Регулируемый блок питания с защитой от кз своими руками

Этот лабораторный блок питания собран на специализированной  микросхеме LM723. Он позволяет регулировать выходное напряжение от 2 до 30 В, имеет защиту от короткого замыкания и обеспечивает ток до 20 А.

Схема лабораторного блока питания с защитой от КЗ

Сердцем устройства является микросхема, представляющая собой регулятор напряжения с защитой от перегрузки. Поскольку выходная мощность микросхемы невелика, она оснащена мощным ключом, собранным на транзисторах VT1-VT5. Резисторы R4, R6, R8, R10 – токовыравнивающие. Они компенсируют разброс коэффициентов передачи транзисторных ключей.

Датчик тока собран на резисторах R5, R7, R9, R11, включенных параллельно. Он подключен к выводам 2 и 3 микросхемы. Как только напряжение на этих выводах станет больше 0.6 В, сработает защита по току и закроет силовые транзисторы. Резистор R2 служит для регулировки выходного напряжения. Мощные транзисторы установлены на общий радиатор площадью около 1000 см2. Изолировать их от радиатора не нужно.

Вместо указанных на схеме 2N3055 можно установить КТ819. Выпрямительные диоды должны выдерживать ток 30 А и обратное напряжение не ниже 50 В. Трансформатор выдает напряжение 35 В и обеспечивает ток 25 А.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Не следует путать защиту от перегрузки со стабилизацией тока. Эта схема не обеспечивает стабилизацию на заданном уровне, а просто отключает нагрузку при превышении определенного тока.

Вот мы и закончили краткий обзор схем защиты от КЗ, которые можно использовать в блоках питания и зарядных устройствах. Несмотря на то, что конструкции довольно простые, они вполне справятся со своей задачей и спасут жизнь блоку питания при небрежном с ним обращении.

Спасибо, помогло!9Не помогло1

Регулируемый блок питания с защитой от перегрузки

При настройке всевозможных радиоэлектронных устройств зачастую бывает, необходим блок питания, в котором реализована функция плавной регулировки, как выходного напряжения, так и значения тока по перегрузке.

Защита блока питания от перегрузки

В большинстве простых блоков, реализована защита блока питания от перегрузки только по превышению максимального тока нагрузки. Подобная электронная защита, главным образом, предназначается для самого блока питания, а не для подключенной к нему нагрузки.

Паяльная станция 2 в 1 с ЖК-дисплеем

Мощность: 800 Вт, температура: 100…480 градусов, поток возду…

Для надежного функционирования, как блока питания, так и подсоединенного к нему электронного устройства, желательно иметь возможность изменения порога срабатывания защиты по току в больших пределах, причем при срабатывании защиты подключенная нагрузка должна быть обесточена.

Приведенная в данной статье схема является еще одним вариантом лабораторного блока питания, позволяющая производить плавную регулировку всех перечисленных выше параметров.

Описание работы регулируемого блока питания

На операционном усилителе LM358 (DA1. 1) построен регулируемый стабилизатор напряжения. С вывода потенциометра R2 на его прямой вход (вывод 3) идет опорное напряжение, величина которого устанавливается стабилитроном VD1, а на инверсный вход (вывод 2) поступает потенциал ООС с эмиттера транзистора VT1 через резисторный делитель напряжения R10 и R7.

 

Отрицательно обратная связь создает баланс напряжений на обоих входах ОУ LM358, возмещая воздействие дестабилизирующих причин. Путем вращения ручки потенциометра R2 осуществляется изменение выходного напряжения блока питания.

Блок защиты от перегрузки по току построен на втором операционном усилителе DA1.2, входящем в состав микросхемы LM358 , который используется в данной схеме в качестве компаратора. На его прямой вход через сопротивление R14 идет напряжение с датчика тока нагрузки (сопротивление R13), а на инверсный вход поступает опорное напряжение, постоянство которого обеспечивает диод VD2.

До тех пор пока падение напряжения, формируемое током нагрузки на сопротивлении R13, ниже опорного, потенциал на выходе 7 операционного усилителя DA1. 2 практически равен нулю. В том случае, если ток нагрузки превзойдет допустимый, потенциал на выходе DA1.2 возрастет до напряжения питания. В результате этого через сопротивление R9 пойдет ток, который откроет транзистор VT2 и зажжет светодиод HL1. Диод VD3 начинает пропускать ток и сквозь сопротивление R11 шунтирует электрическую цепь ПОС. Транзистор VT2 подсоединяет сопротивление R12 параллельно стабилитрону VD1, и как следствие этого напряжение на выходе блока питания снижается фактически до нуля из-за закрытия транзистора VT1.

Заново подключить нагрузку возможно непродолжительным выключением сетевого питания или путем нажатия на кнопку SA1. Для защиты транзистора VT1 от обратного напряжения, идущего с емкости С5, которое возникает при отсоединении нагрузки от блока питания, в схему добавлен диод VD4.

Держатель для платы

Материал: АБС + металл, размер зажима печатной платы (max): 20X14 см…

Детали блока питания

Транзистор VT2 возможно поменять на КТ315Б — КТ315Е.  Транзистор VT1 можно заменить на произвольный из серий КТ827, КТ829. Диоды VD2 — VD4 возможно применить КД522Б. Сопротивление R13 возможно собрать из трех впараллель соединенных резисторов МЛТ-1 сопротивлением по 1 Ом каждый. Стабилитрон VD1 любой с напряжением стабилизации 7…8 вольт и током от 3 до 8 мА. Емкости СЗ, С4 произвольные пленочные или керамические. Электролитические конденсаторы: С1 — К50-18 или аналогичный зарубежный, другие — марки К50-35. Кнопка SA1 без фиксации.

Источник: Радио, 9/2006

Регулируемый блок питания с защитой своими руками

В радиолюбительской практике одним из необходимых устройств является регулируемый блок питания (БП), который обычно используется в радиолюбительских конструкциях — с выходным напряжением от 1,5 до 12 вольт, которое возможно плавно менять от 0,5 до 12 вольт при токе нагрузки до 0,3 А.

Схема такого регулируемого блока питания показана на рисунке.
Также в этом регулируемом блоке питания есть защита от коротких замыканий (к. з.), которую желательно иметь при занятии радиолюбительством, где к.з. питания обычное дело.
Рассмотрим как работает этот регулируемый блок питания с защитой.
При подаче на трансформатор 220 В на выходе должно быть 13-17 В, которое выпрямляется диодным мостом VD1-VD4.
Конденсатор С1 служит для стабилизации и сглаживания пульсаций. Чем больше емкость этого конденсатора, тем меньше вероятность появления фона переменки в устройствах, где стоит громкоговоритель (радиоприемниках, усилителях и т.д.).

Стабилитрон VD6 и резистор R2 составляют параметрический стабилизатор, держащий на стабилитроне от 11,5 до 14 вольт. Переменным резистором R3 настраивается нужное выходное напряжение регулируемого блока питания.
С движка R3 питание подается на стабилизатор, состоящий из транзисторов VT2 и VT3. Этот стабилизатор обеспечивает необходимый нужный ток блока через нагрузку при заданной величине выхода блока питания.

Нагрузочное сопротивление R5 блока питания нужно для того, чтобы микроамперметр показывал не напряжение холостого хода, а настоящее его значение. Правда, при подключении блока к конкретному изделию это значение, возможно, незначительно уменьшится. Нужное значение выставляем переменным резистором.

Каскад защиты регулируемого БП от короткого замыкания собран на транзисторе VT1 и защита осуществляется следующим образом: В нормальном состоянии VT1 закрыт, т.к. на базе будет положительный потенциал относительно эмиттера. При к.з. на эмиттер пойдет весь плюс, а на базе, через делитель R1-VD5, оно будет меньше, или минусовое, относительно эмиттера. VT1 откроется и зашунтирует стабилитрон VT6 и VT2, VT3 закроются и на выходе будет около нуля до тех пор, пока к.з. не устранится, и тогда на выходе опять появится напряжение.

Для регулируемого блока подойдет любой трансформатор на 13 -17 В и потребляющий ток 0,3-0,4 А, т. е. мощностью 5 — 6 ватт. Если неизвестна мощность трансформатора, определяют по его сечению магнитопровода.
Если есть трансформатор с не с теми выходными параметрами, то можно перемотать вторичную обмотку. Как это сделать смотрите здесь.
Ток блока питания определяется при нагрузке на сопротивление 45 Ом и мощностью не менее 5 Вт. Если сопротивления такой мощности нет, то его можно составить из четырех параллельно соединенных двухваттных резисторов на 160-200 Ом.

Диоды VD1-VD5 — любые из серии Д226. Вместо стабилитрона Д814Д можно использовать Д813.
Транзисторы VT1, VT2 выбираем как можно с большим коэффициентом передачи, а VT3 — П213, П216, П217, П201 — П203 с любыми буквами. Их можно заменить более современными отечественными и зарубежными аналогами.
Мощный VT3 устанавливаем на теплоотвод. Теплоотвод изготавливается из алюминиевой пластины толщиной 2-3 мм.То место, где он должен стоять, зачищаем мелкой наждачной бумагой для лучшей теплоотдачи.
На выводы, для того, чтобы они не касались корпуса радиатора, для защиты одеваем полихлорвиниловую трубку и сильно прижимаем транзистор винтами фланца к корпусу теплоотвода.
РА1 — микроамперметр с шкалой 100 мкА, но можно применить прибор и с другой шкалой, только нужно сопротивление R6 подогнать так, чтобы вся шкала была на напряжение 15 В.
Плату регулируемого блока питания с защитой изготавливаем печатную или с навесным монтажом, используя шпильки или заклепки .

Вверх

от простейшего до мощного с легкой регулировкой

Все мастера, занимающиеся ремонтом электронной аппаратуры, знают о важности наличия лабораторного блока питания, с помощью которого можно получать различные значения напряжения и тока для использования при зарядке устройств, питании, тестировании схем и т. д. В продаже имеется много разновидностей таких аппаратов, но опытным радиолюбителям вполне по силам изготовить лабораторный блок питания своими руками. Использовать для этого можно бывшие в употреблении детали и корпуса, дополнив их новыми элементами.

Самостоятельная сборка БП

Простое устройство

Самый простой блок питания состоит всего из нескольких элементов. Начинающим радиолюбителям будет несложно разработать и собрать эти легкие схемы. Главный принцип – создать выпрямительную схему для получения постоянного тока. При этом уровень напряжения на выходе меняться не будет, он зависит от коэффициента трансформации.

Часть схемы простейшего БП без трансформатора

Основные компоненты для схемы простого блока питания:

  1. Понижающий трансформатор;
  2. Выпрямительные диоды. Можно включить их по схеме моста и получить полноволновое выпрямление либо использовать полуволновое устройство с одним диодом;
  3. Конденсатор для сглаживания пульсаций. Выбирается электролитический тип емкостью 470-1000 мкФ;
  4. Проводники для монтажа схемы. Их поперечное сечение определяется величиной нагрузочного тока.

Для конструирования 12-вольтового БП нужен трансформатор, который понижал бы напряжение с 220 до 16 В, так как после выпрямителя напряжение немного уменьшается. Такие трансформаторы можно найти в бывших в употреблении компьютерных блоках питания или приобрести новые. Можно встретить рекомендации о самостоятельной перемотке трансформаторов, но на первых порах лучше обойтись без этого.

Диоды подойдут кремниевые. Для устройств небольших по мощности есть в продаже уже готовые мосты. Важно их правильно подсоединить.

Это основная часть схемы, пока еще не совсем готовая к использованию. Надо поставить дополнительно после диодного моста стабилитрон для получения лучшего выходного сигнала.

Схема БП со стабилитроном

Получившееся устройство является обычным блоком питания без дополнительных функций и способно поддерживать небольшие нагрузочные токи, до 1 А. При этом возрастание тока может повредить компоненты схемы.

Чтобы получить мощный блок питания, достаточно в этой же конструкции установить один или более усилительных каскадов на транзисторных элементах TIP2955.

Важно! Для обеспечения температурного режима схемы на мощных транзисторах необходимо предусмотреть охлаждение: радиаторное или вентиляционное.

Регулируемый блок питания

Блоки питания с регулировкой по напряжению помогут решать более сложные задачи. Имеющиеся в продаже устройства различаются по параметрам регулирования, показателям мощности и др. и подбираются с учетом планируемого использования.

Простой регулируемый блок питания собирается по примерной схеме, представленной на рисунке.

Схема регулируемого БП

Первая часть схемы с трансформатором, диодным мостом и сглаживающим конденсатором похожа на схему обычного БП без регулирования. В качестве трансформатора также можно использовать аппарат из старого блока питания, главное, чтобы он соответствовал выбранным параметрам по напряжению. Этот показатель для вторичной обмотки ограничивает регулирующий предел.

Как работает схема:

  1. Выпрямленное напряжение выходит к стабилитрону, который определяет максимальную величину U (можно взять на 15 В). Ограниченные параметры этих деталей по току требуют установки в схему транзисторного усилительного каскада;
  2. Резистор R2 является переменным. Меняя его сопротивление, можно получить разные величины выходного напряжения;
  3. Если регулировать также ток, то второй резистор устанавливается после транзисторного каскада. В данной схеме его нет.

Если требуется другой диапазон регулирования, надо установить трансформатор с соответствующими характеристиками, что потребует также включения другого стабилитрона и т. д. Для транзистора необходимо радиаторное охлаждение.

Измерительные приборы для простейшего регулируемого блока питания подойдут любые: аналоговые и цифровые.

Соорудив регулируемый блок питания своими руками, можно применять его для  устройств, рассчитанных на различные значения рабочего и зарядного напряжения.

Двухполярный блок питания

Устройство двуполярного блока питания более сложное. Заниматься его конструированием могут опытные электронщики. В отличие от однополярных, такие БП на выходе обеспечивают напряжение со знаком «плюс» и «минус», что необходимо при питании усилителей.

Схема двухполярного блока питания

Хотя изображенная на рисунке схема является простой, ее исполнение потребует определенных навыков и знаний:

  1. Потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на две половины;
  2. Одними из главных элементов служат интегральные транзисторные стабилизаторы: КР142ЕН12А – для прямого напряжения; КР142ЕН18А – для обратного;
  3. Для выпрямления напряжения используется диодный мост, можно его собрать на отдельных элементах или применить готовую сборку;
  4. Резисторы с переменным сопротивлением участвуют в регулировании напряжения;
  5. Для транзисторных элементов обязательно монтировать радиаторы охлаждения.

Двухполярный лабораторный блок питания потребует установки также контролирующих приборов. Сборка корпуса производится в зависимости от габаритов устройства.

Защита блока питания

Самый простой метод защиты БП – установка предохранителей с плавкими вставками. Есть предохранители с самостоятельным восстановлением, не требующие замены после перегорания (их ресурс ограничен). Но они не обеспечивают полноценной гарантии. Зачастую происходит повреждение транзистора до перегорания предохранителя. Радиолюбители разработали различные схемы с применением тиристоров и симисторов. Варианты можно найти в сети.

Советы по оформлению корпуса

Для изготовления кожуха устройства каждый мастер использует доступные ему способы. При достаточном везении можно найти готовое вместилище для прибора, но все равно придется менять конструкцию фронтальной стенки, чтобы поместить туда контролирующие приборы и регулирующие ручки.

Самодельный БП

Некоторые идеи для изготовления:

  1. Измерить габариты всех компонентов и вырезать стенки из алюминиевых листов. На фронтальной поверхности нанести разметку и проделать необходимые отверстия;
  2. Скрепить конструкцию уголком;
  3. Нижнее основание БП с мощными трансформаторами должно быть усилено;
  4. Для внешней обработки прогрунтовать поверхность, покрасить и закрепить лаком;
  5. Схемные компоненты надежно изолируются от внешних стенок во избежание появления напряжения на корпусе при пробое. Для этого возможно проклеить стенки изнутри изолирующим материалом: толстым картоном, пластиком и т. д.

Многие устройства, особенно большой мощности, требуют установки охлаждающего вентилятора. Его можно сделать с функционированием в постоянном режиме либо изготовить схему автоматического включения и выключения по достижении заданных параметров.

Схема реализуется установкой термодатчика и микросхемы, обеспечивающей управление. Чтобы охлаждение было эффективным, необходим свободный доступ воздуха. Значит, задняя панель, около которой монтируют кулер и радиаторы, должна иметь отверстия.

Важно! Во время сборки и ремонта электротехнических устройств надо помнить об опасности поражения электрическим током. Конденсаторы, находившиеся под напряжением, разряжать обязательно.

Собрать качественный и надежный лабораторный блок питания своими руками возможно, если использовать исправные компоненты, четко просчитывать их параметры, пользоваться проверенными схемами и необходимыми приборами.

Видео

Оцените статью:

Схемы блоков питания | 2 Схемы

Схемы самодельных блоков питания на различные напряжения и ток — простые БП для начинающих и мощные двухканальные регулируемые лабораторные источники питания со всеми защитами.

Лабораторный блок питания PS-1503D — это практически самый дешевый регулируемый китайский блок питания из представленных на Али. Технические данные лабораторного источника питания постоянного тока: модель: …

Представляем обзор простого блока питания в стиле «сделай сам» на основе готовых электронных модулей, заказанных у китайских друзей. Такой подход здорово экономит время и деньги, …

Всем привет, вот ещё одна интересная схемка — простой симметричный источник питания. Это не полноценный лабораторный источник питания, так что не нужно слишком много от …

Хочу поделиться схемой универсального лабораторного блока питания 0-22 В, 0-2,5 А. БП имеет полностью цифровой контроль. Устройство работает безупречно уже третий год, только внес изменения …

Попробовал недавно собрать схему мощного лабораторного блока питания 0-30 В с защитой 0-10 А, работает нормально. Принципиальная схема, печатная плата и файлы в общем архиве. …

В этой статье представим два самых простых регулируемых блока питания на базе популярных микросхем LM317 и LM337. Конструкции были сделаны из дешевых и легкодоступных деталей. …

Этот мощный самодельный блок питания состоит из двух отдельных модулей: управляющей части со стабилизатором и инвертора. В данной конструкции блока питания отсутствует силовой трансформатор (как …

Проект этого очень мощного импульсного источника питания давно ждал своего времени и наконец был воплощен в железе, потому что потребовался регулируемый лабораторный ИП повышенной мощности.

Разрешите представить на суд уважаемых радиолюбителей и читателей сайта 2Схемы довольно необычный лабораторный источник питания с регулировками напряжения 0 — 20 В и током защиты …

Блок питания — комплект для самостоятельной сборки из одного зарубежного радиоконструктора, только тут трансформатор 2x 9 В 2,5 A, соответственно снижен в 2 раза предел …

Предпосылкой к проекту было создать простой и дешевый преобразователь напряжения. Постоянное напряжение 12 В при выходном переменном значении около 220 В и нагрузочной способности до …

Радиопередатчик, которым по долгу службы иногда пользуюсь, имеет напряжение 12 В, поэтому блок питания к нему требуется достаточной мощности. Купить готовый можно, но это же …

Разрешите представить на суд читателей сайта 2Схемы универсальный источник питания для радиомастерской, изготовленный из блока питания ATX с контроллером TL494. БП был создан быстро из …

Источник питания для некоторых планшетов, например Asus Eee, имеет нестандартное напряжение 9,5 В, 2,3 А. На рынке нет стабилизатора для этого напряжения, поэтому схема должна …

Понижающий преобразователь постоянного напряжения на TL494 представляет собой типичный ШИМ-контроллер и силовые транзисторы IRFZ44N. Катушка 40 мкГн участвует в преобразовании входного напряжения 12 Вольт в …

Очередная полезная покупка с сайта AliExpress — электронная нагрузка с тестером емкости аккумуляторов, хотя производитель дал модулю другое название: «тестер разрядки аккумулятора». Куплено было устройство …

Нужен мощный БП на ток более 10 Ампер? Вот одна из самых простых схем источников питания, которую можно собрать предварительно протестировав и отрегулировав. Исходные предположения …

Это обзор китайского блока питания на 2,5 А, где есть плавная регулировка напряжения в диапазоне 3-24 В. Существуют и другие версии этого блока питания, например: …

Трудно назвать проект полностью самодельным, если всего-то надо спаять между собой несколько готовых модулей, но для начинающих радиолюбителей такой подход будет вполне оправдан, поэтому редакция …

Данное электронное устройство предназначено для преобразования низкого постоянного напряжения в диапазоне 8-32 В в более высокое постоянное напряжение на выходе (до 410 В) [1-2]. Устройство …

Защита регулируемого блока питания — Знай свой компьютер

Надёжная токовая защита для БП и ЗУ на IR2153 и электронном трансформаторе.

Автор: Blaze, [email protected]
Опубликовано 09.02.2016
Создано при помощи КотоРед.

На создание данной статьи меня спровоцировал опыт создания блоков питания и зарядных устройств на основе простых импульсных блоков питания, которыми являются как иип на IR2153, так и переделанный различными способами под блок питания электронный трансформатор. Данные источники питания являются простыми, нестабилизированными импульсными блоками питания без каких-либо защит. Не смотря на данные недостатки, такие источники питания довольно просты в изготовлении,не требуют сложной настройки, времени на создание такого блока питания требуется меньше чем на полный ШИМ БП с узлами стабилизации и защиты.

Обьединив такой блок питания и простейший ШИМ- регулятор на NE555, получам регулируемый блок питания как для экспирементов, так и для зарядки АКБ. Радости нашей нет предела до того момента, пока данный девайс не попробовать на искру, или по ошибке, размышляя над созданием очередного аппарата перепутать полярность заряжаемого АКБ. Окрикивая громким хлопком и орошая едким дымом помещение,в котором произошол данный конфуз, изобретение сообщает нам, что простой импульсный блок питания, который собран по упрощённо-ознакомительной схеме не может быть надёжным.

Тут пришла мысль о том, чтобы найти не просто ввести тот или инной узел защиты в конкретный экземпляр блока питания, а найти или создать универсальную быстродействующую схему, которую можно внедрять в любой вторичный источник питания.

Требования к узлу защиты:

-плата защиты должна занимать мало места

-работоспособной при больших токах нагрузки

-высокая скорость срабатывания

Одним из заинтересовавших вариантов была такая схема, найденная в интерете:

При замыкании выхода данной схемы, разряжается ёмкость затвора VT1 через диод VD1, что приводит к закрытию VT1 и ток через транзистор не протекает, блок питания остаётся целым и невредимым. Но что же произойдёт если на выход данной схемы подключить нагрузку, в 300вт, когда наш иип может выдать всего 200вт? Не смотря на то что у нас присутствует схема защиты, замученный блок питания снова взрывается.

Недостатки данной схемы:

1. Необходимо точно подбирать сопротивление шунта, чтобы максимально допустимый ток блока питания создал такое падение напряжения на выбранном шунте, при котором VT2, открываясь полностью закроет VT1.

2. В данной схеме может наступить момент, когда ток проходящий через шунт, приоткроет VT2, вследствии чего VT1 начнёт закрываться и останется в таком состоянии, что будет недозакрыт, а учитывая что через VT1 протекает немалый ток, то данный линейный режим вызовет его сильный перегрев, врезультате которого VT1 будет пробит.

В блоке питания на IR2153 однажды применял триггерную защиту, остался доволен её работой. Прицепим к схеме триггерной защёлки на комплиментарной паре транзисторов шунт в качестве датчика тока и n-канальный транзистор в роли ключевого элемента получаем такую схему:

После подачи питания на схему, транзистор Q3, через светодиод и R4 открывается, стабилитрон D3 ограничивает напряжение на затворе полевого транзистора. D4 защищает Q3 от выбросов высокого напряжения, при подключении индуктивной нагрузки (электродвигатель). На паре транзисторов Q1, Q2 собран аналог тиристора. Ток, протекающий через шунт R1, вызывает падение напряжения, которое с движка переменного резистора R10, и цепочку R2, С2, поступает на базу транзистора Q2. Величину напряжения с шунта, которое пропорционально току, протекающему через этот шунт можно регулировать прерменным резистором R10. В момент, когда напряжение на базе Q2 станет больше 0.5-0.7в транзистор Q2 начнёт открываться, тем самым открывая Q1, в свою очередь транзистор Q1открываясь, будет открывать Q2. Данный процесс происходит очень быстро, за доли секунды транзисторы откроют друг друга и останутся в таком устойчивом состоянии. Через открытый аналог тиристора затвро Q3, а также резистор R4 окажутся подключены к общему проводнику схемы, что приведёт к закрытию Q3 и свечение светодиода D1 сообщит о том что сработала защита. Снять защиту можно как отключив кратковременно питание, так и кратковременным нажатием на кнопку S1.

Универсальная схема защиты была создана и проверена в работе, шунт R1 был составлен из двух резисторов 0.22 Ом 5Вт. Остался последний шаг – вводим в нвшу схему защиту от переполюсовки клемм АКБ.

Схема с защитой от переполюсовки :

Наша схема дополнилась диодом D2, резисторами R6, R5. Кнопка S1 была убрана из схемы по причине того, что при срабатывании защиты она не выводила схему из защиты, после доработки.

Токовая защита осталась без изменений, снять защиту можно отключив питание на 2-3 секунды. При подключении к выходу схемы АКБ, перепутав полярность, напряжение с АКБ через диод D2, резистор R6 поступает на базу Q2, срабатывает защита Q3 закрывается, светодиод D1 сигнализирует о срабатывании защиты.

На этой волне я заканчиваю поиски защиты для своих простых иип. Работой своих схем доволен, надеюсь они пригодятся и вам.

Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.

Такой блок питания будет длительное время выдавать , допустим, 15В вместо 12В без срабатывания защиты, что может привести к выходу из строя компонентов ПК.

С другой стороны, стандарт ATX12V чётко оговаривает, что выходные напряжения не должны отклоняться более чем на 5% от номинального значения, но при этом OVP может быть конфигурирована производителем БП на срабатывание при отклонении в 30% по линиям +12В и +3.3В и в 40% – по линии +5В.

Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.

Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223, которая используется в некоторых блоках питания, которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:

Сменить шрифт на обычный короткая ссылка на новость:
следующая новость | предыдущая новость

Когда мы включаем блок питания, напряжения на выходе не сразу достигают нужного значения, а примерно через 0.02 секунды, и чтобы исключить подачу пониженного напряжения на компоненты ПК, существует специальный сигнал «power good», также иногда называемый «PWR_OK» или просто «PG», который подаётся, когда напряжения на выходах +12В, +5В и +3.3В достигают диапазона корректных значений. Для подачи этого сигнала выделена специальная линия на ATX разъёме питания, подключаемого к материнской плате (№8, серый провод).

Ещё одним потребителем этого сигнала является схема защиты от подачи пониженного напряжения (UVP) внутри БП , о которой ещё пойдёт речь – если она будет активна с момента включения на БП, то она просто не даст компьютеру включиться, сразу отключая БП, поскольку напряжения будут заведомо ниже номинальных. Поэтому эта схема включается только с подачей сигнала Power Good.

Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)

Диаграмма подачи сигнала Power Good согласно спецификации ATX12V.
VAC – входящее переменное напряжение, PS_ON# – сигнал «power on», который подаётся при нажатии кнопки включения на системном блоке.»O/P» – сокращение для «operating point», т.е. рабочее значение. И PWR_OK – это и есть сигнал Power Good. T1 меньше чем 500 мс, T2 находится между 0.1 мс и 20 мс, T3 находится между 100 мс and 500 мс, T4 меньше или равно 10 мс, T5 больше или равно 16 мс и T6 больше или равно 1 мс.

Защита в обоих случаях реализована при помощи одной и той же схемы, мониторящей выходные напряжения +12В, +5В и 3. 3В и отключающей БП в случае если одно из них окажется выше (OVP – Over Voltage Protection) или ниже (UVP – Under Voltage Protection) определённого значения, которое также называют «точкой срабатывания». Это основные типы защиты, которые в настоящее время присутствуют фактически во всех блоках питания, более того, стандарт ATX12V требует наличия OVP.

Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:

Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.4 V 15.0 V 15.6 V
+5 V 5.74 V 6.3 V 7. 0 V
+3.3 V 3.76 V 4.2 V 4.3 V
Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 13.1 V 13.8 V 14.5 V
+5 V 5.7 V 6.1 V 6.5 V
+3.3 V 3.7 V 3.9 V 4.1 V
Выход Минимум Обычно Максимум
+12 V 8.5 V 9.0 V 9.5 V
+5 V 3.3 V 3. 5 V 3.7 V
+3.3 V 2.0 V 2.2 V 2.4 V

Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.

И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.

В случае с этой технологией (англоязычная аббревиатура OCP – Over Current Protection) есть один вопрос, который следовало бы рассмотреть более подробно. По международному стандарту IEC 60950-1 в компьютерном оборудовании ни по одному проводнику не должно передаваться более 240 Вольт-ампер, что в случае с постоянным током даёт 240 Ватт. Спецификация ATX12V включает в себя требование о защите от превышения по току во всех цепях. В случае с наиболее нагруженной цепью 12Вольт мы получаем максимально допустимый ток в 20Ампер. Естественно, такое ограничение не позволяет изготовить БП мощностью более 300Ватт, и для того, чтобы его обойти, выходную цепь +12В стали разбивать на две или более линий, каждая из которых имела собственную схему защиты от перегрузки по току. Соответственно, все выводы БП, имеющие +12В контакты, разбиваются на несколько групп по количеству линий, в некоторых случая на них даже наносится цветовая маркировка, чтобы адекватно распределять нагрузку по линиям.

Однако во многих дешёвых БП с заявленными двумя линиями +12В на практике используется только одна схема защиты по току, а все +12В провода внутри подключаются к одному выходу. Для того, чтобы реализовать адекватную работу такой схемы, защита от нагрузки по току срабатывает не при 20А , а при, например, 40А, и ограничение максимального тока по одному проводу достигается тем, что в реальной системе нагрузка в +12В всегда распределена по нескольким потребителям и ещё большему количеству проводов.

Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).

Различные типы шунтов для измерения силы тока.

Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.

Как следует из её названия (OTP – Over Temperature Protection), защита от перегрева выключает блок питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Ей оснащены далеко не все блоки питания.

В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.

В качестве англоязычного названия встречаются аббревиатуры OPP – Over Power Protection или OLP – Over Load Protection )Это опциональный вид защиты, реализуемый при помощи PWM-контроллера или микросхемы мониторинга, а на БП с активным PFC – контроллером PFC. В любом случае, мониторингу подвергается количество тока, который БП потребляет из электрической сети. Если его величина превосходит определённое значение, БП отключается.

Защита от короткого замыкания (SCP – Short Circuit Protection) – вероятно, самая старая из подобных технологий, потому что её очень легко реализовать при помощи пары транзисторов, не задействуя микросхему мониторинга. Эта защита обязательно присутствует в любом БП и отключает его в случае короткого замыкания в любой из выходных цепей, во избежание возможного пожара.

Это не совсем «защита» (NLO – No Load Operation), а просто конструктивная особенность, позволяющая БП включаться и работать без нагрузки на его выходах.

Здравствуйте, друзья! Лабораторный блок питания является прибором первой необходимости для начинающего радиолюбителя и по этому я хочу представить вашему вниманию свою новую самоделку. Очень простой и надежный лабораторный блок питания с регулятором напряжения от 1,5 до 30 вольт, максимальной силой тока 5А и защитой от короткого замыкания с звуковой сигнализацией. Источником питания для приведенной ниже схемы может служить любой трансформатор или импульсный блок питания, например от ноутбука с выходным напряжением от 16 до 40 вольт и максимальной силой тока до 5А.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как работает блок питания?

Напряжение от источника питания проходя через диодный мост Br1 выпрямляется и поступает на регулятор напряжения состоящий из транзистора Т1, резистора R1 и переменного резистора Р1. На выходе из регулятора получается 12 вольт. Этим напряжением постоянно питается вентилятор, реле К1 и вольт амперметр V/A1.

В режиме ожидания от диодного моста Br1 через постоянно замкнутые контакты реле К1 подается напряжение на звуковой сигнализатор короткого замыкания в результате чего в бипере SP1 раздается постоянный звуковой сигнал, что свидетельствует о исправной системе защиты от короткого замыкания.

При кратковременном нажатии кнопки START S1 подается напряжение через резистор R2 на базу транзистора Т2 в результате, чего транзистор Т2 открывается и подает питание на обмотку реле К1, контакты реле К1 переключаются и происходит самоблокировка реле К1. В момент срабатывания реле К1 отключается звуковой сигнализатор короткого замыкания, а в место него подключается регулятор напряжения на микросхеме LM338T. Далее напряжение через шунтирующий диод D2 поступает на выход блока питания. Регуляция напряжения на выходе из блока питания выполняется переменным резистором Р2. Контроль напряжения и силы тока осуществляется вольт амперметром V/A1. В случае короткого замыкания происходит падение напряжения на базе транзистора Т2, транзистор закрывается в следствии чего, контакты реле переключаются. Нагрузка отключается, а на звуковой сигнализатор короткого замыкания подается питание и раздается звуковой сигнал. После устранения короткого замыкания следует кратковременно нажать кнопку START S1 и блок питания снова перейдет в рабочий режим. И так может продолжаться до бесконечности.

Список радиодеталей для сборки лабораторного блока питания:

  • Источник питания любой подходящий трансформатор или импульсный блок питания от 16 до 40 вольт
  • Транзисторы Т1, Т2 TIP41C, КТ819Г и их аналоги
  • Микросхема LM338T на 5А или LM350T на 3А, LM317T на 1,5А все зависит от мощности источника питания
  • Микросхема NE555
  • Диодный мост Br1 любой не менее 6А можно заменить диодами.
  • Диоды любые D1 0,5А, D2 от 1,5А до 10А зависит от нагрузки возможно параллельное соединение диодов
  • Конденсаторы С1, С2, С4 100нф, С3 470мкф 35в, С5 1000мкф 50в
  • Резисторы R1, R4 1k, R2 5,1k, R3 270, R5 10k, R6 330, R7 150, R8 200
  • Переменные резисторы Р1 10К, Р2 5К
  • Реле SRD12VDC-SL-C 12В 10А
  • Кнопка START S1 без фиксации на замыкание
  • Вентилятор М1 от компьютера
  • Бипер SP1 от компьютера или маленький динамик
  • Вольт амперметр китайский универсальный с Alliexpress

Внимание: При сборке лабораторного блока питания не изменяйте номиналы конденсаторов С1, С4, С5 иначе не будет срабатывать система защиты от короткого замыкания.

Цоколевка применяемых транзисторов

Возможно вам это пригодиться…

Все детали следует разместить на печатной плате изготовленной по лазерно-утюжной технологии.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 5А с защитой от КЗ

Как настроить блок питания?
Схема лабораторного блока очень простая, но все равно требуется небольшая настройка. Поставьте переменный резистор Р1 в среднее положение. Включите блок питания в сеть, подключите мультиметр параллельно вентилятору, резистором Р1 установите напряжение 12 вольт. Резистором R3 регулируется напряжение питания звукового сигнализатора короткого замыкания, смотрите по схеме напряжение на входе сигнализатора должно быть 12 вольт.

Тональность сигнализатора изменяется резистором R4 и конденсатором С2. Громкость регулируется подбором резистора R6. Порог срабатывания системы защиты от короткого замыкания подбирается резистором R2. Напряжение на выходе из блока питания изменяется переменным резистором Р2 его ручка выведена на лицевую панель блока питания.

В процессе работы транзистор Т1, микросхема LM338T и диодный мост будут сильно нагреваться, поэтому их следует установить на радиатор, перед установкой обязательно изолировать от радиатора. Как это сделать читайте здесь: Как изолировать транзисторы от радиатора?

Для контроля напряжения и силы тока лучше всего установить вот такой универсальный вольт амперметр.

Кстати, его надо откалибровать. С обратной стороны прибора находится два маленьких переменных резистора один отвечает за вольтаж, второй за ампераж. Делаем так, подключаем параллельно к выходу блока питания мультиметр, включаем в режим вольтметра и сравниваем показания приборов, если показания не соответствуют крутим переменный резистор в разные стороны, чтобы добиться наиболее точных показаний прибора. Чтобы откалибровать амперметр переключите мультиметр в режим амперметра. К блоку питания подключите лампочку последовательно с мультиметром и сверьте показания приборов.

Все компоненты лабораторного блока питания легко помещаются в корпусе от компьютерного блока питания.

Так выглядит готовое устройство. Для чего я установил два выключателя и кнопку на крыше блока питания? Красный выключатель сеть, он отключает трансформатор от сети 220В. Синяя кнопка START предназначена для перевода блока питания в рабочий режим.

Черный выключатель линия, чтобы отключать потребители от блока питания без откручивания проводов от разъемов. Справа два разъема типа «Banana» для подключения потребителей. На передней панели находится переменный резистор Р2 для регулировки выходного напряжения. И очень важная деталь это универсальный вольт амперметр.

В своем лабораторном блоке питания я установил трансформатор на 1,5 ампера. Его мощности вполне хватает, чтобы зарядить небольшой 12 вольтовый аккумулятор от бесперебойника емкостью 7А, его я установил на аккумуляторный шуруповерт. Если вы хотите собрать мощное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, тогда надо увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер.

Как увеличить мощность лабораторного блока питания до 10 ампер?

Чтобы увеличить мощность лабораторного блока питания достаточно параллельно микросхеме LM388T подключить мощный 12 амперный транзистор MJE13009. И соответственно заменить источник питания на более мощный трансформатор или импульсный блок питания. Схема будет выглядеть так.

Схема лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

Печатная плата будет выглядеть так.

Печатная плата лабораторного блока питания 1,5-30В 10А с защитой от КЗ

А для любителей чего либо измерять, я решил снять пару осциллограмм в разных режимах работы блока питания.

На этой осциллограмме напряжение на выходе из блока питания снижено до 12 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 12 вольт.

А здесь максимальное напряжение на выходе из блока питания 25 вольт.

Осциллограмма трансформаторного лабораторного блока питания. Напряжение на выходе 25 вольт.

P. S. Все схемы и печатные платы в этой статье я разработал самостоятельно. И прежде чем написать я убедился в 100% работоспособности лабораторного блока питания во всех режимах. Если у вас, что то не получилось, проверьте все ли вы сделали правильно…

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает лабораторный блок питания.

Источник питания с защитой от короткого замыкания | Мини-проекты | Учебник по электронике |


На главную> мини проекты> блок питания с защитой от короткого замыкания

Источник питания с защитой от короткого замыкания

Абстракция -Защита от короткого замыкания очень важна для работы заинтересован в любой области, так как есть много шансов для небольших или если защита не предусмотрена, может произойти серьезный ущерб.Главный Целью является разработка источника питания с защитой от короткого замыкания, который также имеет возможность регулировать напряжение с помощью биполярного переходные транзисторы, резисторы и конденсаторы последовательное сопротивление. Его функция — подавать стабильное напряжение, чтобы цепь или устройство, которые должны работать в пределах определенной мощности лимиты предложения. Он широко используется, поскольку требования к напряжению легко доступны в домашних условиях.

1. ВВЕДЕНИЕ

Электронные схемы состоят из множества мелких и хрупких компонентов, которые очень чувствительны к любым изменениям тока или напряжения.Нестабильные источники питания повышают риск для цепи.

Другая проблема, которая возникает, связана с размером печатных плат и размер электрических компонентов, существует повышенная вероятность короткое замыкание. Повреждение этих компонентов приводит к необходимости замены всего компонента, что приводит к увеличению стоимости схема, которая нежелательна.

Следовательно, возникает необходимость в регулируемом источнике питания для защиты источник питания очень важен, поскольку он обеспечивает работу схемы правильно и что повреждений тоже не возникнет.

Доступно множество типов регулируемых источников питания, начиная от трансформаторов, используемых на входе, и заканчивая двухполупериодным мостом выпрямитель, оба имеют источник переменного тока. Регулирующий компоненты варьируются от интегрированных микросхем или транзисторов с

Использование регулируемого источника питания:

Практически использовались различные места:

â— Адаптеры питания для мобильных телефонов

â— Различная бытовая техника

â — Для ряда усилителей и генераторов требуется регулируемый источник питания.


Схема :

2.Компоненты:

В короткометражке есть четыре важных части.

цепь защищенного источника питания. Они есть:

â — Исправление

â— Фильтрация

â— Регулирование

â— Загрузить

3. Блок-схема цепи:


4.Рабочий:

1.Подтверждение :

Эта схема состоит из двухполупериодного мостового выпрямителя, который преобразует нестабильный переменный ток в постоянный однонаправленный пульсирующий постоянный ток, который находится в определенных пределах, указанных в схема.Мостовая схема состоит из четырех диодов с PN переходом, так как показано ниже. Во время положительного полупериода переменного тока диоды D2 и D3 имеют обратное смещение. Когда диоды смещены в обратном направлении, из-за падение напряжения, диоды действуют как разомкнутый переключатель. Таким образом, ток не будет поток между этими двумя диодами. Противоположные диоды D4 и D1 будут прямое смещение, которое, таким образом, действует как замкнутые переключатели и позволяет току поток. Благодаря этому выходной сигнал будет выпрямленным.

2.Фильтрация:

Выпрямленный пульсирующий постоянный ток имеет постоянное значение, но может содержат рябь. Это нежелательно, поэтому, чтобы удалить это, мы используем емкостной фильтр в качестве нагрузки. Фильтр подключен к выпрямителю. выход. С повышением напряжения конденсатор заряжается до достигнуто максимальное значение.

При уменьшении мгновенного значения и разрядке конденсатора начинается. Существует экспоненциальное уменьшение, которое проходит через емкостный фильтр и значение постоянного тока без пульсаций.

3. Регламент:

Это четвертая и последняя часть регулируемого источника питания. В отфильтрованный выходной сигнал проходит через регулятор, чтобы гарантировать отсутствие изменений. наблюдается на выходе в случае любого изменения источника питания или других такие факторы, как колебания температуры. Затем регулируемый выход отправляется на нагрузку, где не будет беспокоиться о скачках напряжения, таким образом отсутствие повреждений компонентов. В этой схеме мы используем стабилитрон

Во время отрицательного полупериода смещения четырех диодов меняются и ток затем течет через D2 и D3.Аналогичная форма волны наблюдается в течение этого полупериода.

управляемый транзисторный регулятор напряжения серии, или также известный как регулятор напряжения эмиттерного повторителя. Используемый транзистор является последовательным. транзистор.

4. Нагрузка:

Выходное напряжение, полученное от последовательного транзистора, подается на в нагрузку, которая состоит из сопротивления и операционного усилителя. Конденсатор подключается параллельно нагрузке, чтобы избежать возможные колебания.Чтобы не повредить транзистор закорочен, еще один параллельный резистор и транзистор закорочены. подключен к лестничному транзистору.

Регулируемые блоки питания

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Разберитесь в работе последовательных регуляторов напряжения.
  • • Регулятор простой серии.
  • • Обратная связь и усиление ошибок.
  • • Защита от сверхтока (ограничение тока).
  • • Защита от перенапряжения.

Регуляторы напряжения серии Simple

Рис. 2.2.1 Регулятор Simple Series

На рис. 2.2.1 R S и D Z образуют простой регулятор SHUNT, как описано в модуле источника питания 2.1. Однако в этой схеме они используются для обеспечения стабильного опорного напряжения V Z на базе Tr1.Напряжение эмиттера Tr1 обычно будет примерно на 0,7 В ниже, чем напряжение базы, и поэтому V OUT будет иметь более низкое напряжение, чем напряжение базы.

В ВЫХ = V Z — V BE

Если выходное напряжение V OUT падает из-за повышенного потребления тока нагрузкой, это приведет к увеличению V BE и, как следствие, ток через транзистор (от коллектора к эмиттеру) увеличится. Это обеспечит дополнительный ток, необходимый для нагрузки, и, таким образом, регулирует выходное напряжение V OUT .

Если V OUT имеет тенденцию повышаться из-за снижения тока, потребляемого нагрузкой, то это уменьшит V BE по мере увеличения напряжения эмиттера, а базовое напряжение останется стабильным из-за D Z . Это уменьшение V BE будет иметь тенденцию к выключению транзистора, уменьшая ток и снова регулируя выходное напряжение V OUT .

Этот регулирующий эффект возникает из-за того, что базовый потенциал Tr1 поддерживается на постоянном уровне посредством D Z , так что любое изменение напряжения эмиттера, вызванное изменяющимся током, вызывает изменение V BE , изменяя проводимость транзистора Tr1, что обычно будет силовым транзистором.Это действие противодействует изменению тока нагрузки. Однако с помощью этой простой схемы регулирование не является идеальным, и изменения на выходе действительно происходят по следующим причинам.

Рис. 2.2.2 Рабочая область стабилитрона

1. Любое увеличение тока нагрузки (I L ) вызывает небольшое увеличение тока базы на коэффициент I L / hfe. Это, в свою очередь, вызывает увеличение V BE , и поскольку выходное напряжение V OUT = V Z — V BE , любое увеличение V BE имеет тенденцию к снижению выходного напряжения.Величина этого падения составляет около 0,25 В для изменения выходного тока с 10 мА до 1 А.

2. Поскольку ток базы увеличивается с нагрузкой, ток через стабилитрон D Z будет уменьшаться по мере увеличения тока, потребляемого базой Tr1. Поскольку характеристика диода имеет наклон во всем рабочем диапазоне, как показано на рис. 2.2.2, большое изменение тока стабилитрона (ΔI) вызовет очень небольшое изменение напряжения стабилитрона (δV). Это, в свою очередь, немного повлияет на V BE и выходное напряжение.

3. По причинам 1 и 2, указанным выше, любое изменение нагрузки приведет к неидеальному регулированию, поэтому любое изменение на выходе немного изменит нагрузку на входной цепи. Поскольку вход обычно берется от нерегулируемого источника питания, на входное напряжение легко повлияют небольшие изменения тока нагрузки. Поскольку входное напряжение также является источником опорного напряжения V Z , любое изменение выходного тока за счет влияя на входное напряжение, может оказывать заметное влияние на выходное напряжение, немного снижая эффективность регулирования.

Каждый из вышеперечисленных эффектов невелик, но в сумме они дают общий эффект, заметный, когда предложение работает в сложных условиях. Тем не менее, эта недорогая схема достаточно эффективна для многих приложений и более эффективна, чем шунтирующий регулятор. Кроме того, при использовании подходящего силового транзистора последовательный стабилизатор можно использовать для более высоких нагрузочных токов, чем шунтирующая конструкция.

Рис. 2.2.3 Серийный регулятор с усилителем обратной связи и ошибки

Обратная связь и усиление ошибки.

Для улучшения простого последовательного регулятора в базовую последовательную схему можно добавить цепь обратной связи и усилитель ошибки.

На рис. 2.2.3 представлена ​​структурная схема последовательного регулятора с усилением погрешности. В этой системе опорное напряжение V Z сравнивается с напряжением обратной связи V F , которое является частью фактического выходного напряжения. Разница между двумя входами создает напряжение ошибки, которое используется для изменения проводимости элемента управления, исправляя любую ошибку в выходном напряжении.

Принципиальная схема

.

Принципиальная схема этой системы представлена ​​на рис. 2.2.4. Tr1 — это последовательный управляющий элемент. Обычно это силовой транзистор, установленный на массивном радиаторе, чтобы обеспечить необходимое рассеивание мощности.

Стабильное опорное напряжение обеспечивается R4 и D1 от нерегулируемого входного напряжения. Tr2 — это усилитель ошибки, и его коэффициент усиления определяется значением резистора нагрузки R3. Tr2 сравнивает долю выходного напряжения V F , подаваемого обратно от делителя выходного потенциала R1 / R2, со стабильным опорным напряжением V Z на стабилитроне D Z .

Рис. 2.2.4 Принципиальная схема для рис. 2.2.3

Выходное напряжение V OUT на рис. 2.2.4 можно выразить как:

V OUT = (V Z + V BE2 ) + (V OUT — V F )

Где:

В Z — напряжение на D Z

В BE2 — напряжение база / эмиттер Tr2

В F — напряжение обратной связи, полученное от ползунка VR1

Следовательно:

(V Z + V BE2 ) — напряжение на R2 и нижней части VRI

.

и

(V OUT — V F ) — это напряжение на R1 и верхней части VRI

.

Если напряжение обратной связи V F изменить регулировкой потенциометра VR1, разница между V F и V Z изменится.Это вызовет изменение ошибки управления напряжением Tr1 и изменение выходного напряжения V OUT . Таким образом, VR1 обеспечивает переменное выходное напряжение, которое после установки остается стабильным при этой настройке.

Регулирующее действие схемы определяется напряжением на переходе база / эмиттер Tr2, то есть разницей между V F и V Z .

Если V OUT имеет тенденцию к увеличению, то V F — V Z также увеличивается.Это увеличивает ток коллектора Tr2 и, следовательно, увеличивает п.д. через R3, уменьшая базовое напряжение и, следовательно, напряжение база / эмиттер Tr1, уменьшая проводимость Tr1, таким образом уменьшая ток, протекающий к нагрузке.

Выходное напряжение V OUT уменьшается таким образом до тех пор, пока не будет достигнут баланс, поскольку часть обратной связи (V F ) V OUT также уменьшается. Общий эффект заключается в том, что выходной сигнал поддерживается на уровне, который зависит от пропорции обратной связи, установленной переменным резистором (частью R1 / R2).

Если выходное напряжение имеет тенденцию к снижению, то V F тоже. Напряжение база / эмиттер Tr2 уменьшается из-за стабильного V Z на эмиттере. Tr2 проводит меньше, и ток через R3 падает, уменьшая p.d. через это. Напряжение базы Tr1 увеличивается, и увеличивается проводимость управляющего транзистора. Это увеличивает выходной ток и V OUT до тех пор, пока V F снова не будет на правильном уровне.

Цепи защиты

Защита от перегрузки по току (ограничение тока)

Фиг.2.2.5 Регулятор серии с защитой от перегрузки по току

На рис. 2.2.5 показано, как можно защитить последовательный стабилизатор от чрезмерного тока, потребляемого нагрузкой. Это предотвратит повреждение источника питания в случае слишком большого тока, потребляемого на выходе, или даже полного короткого замыкания на выходных клеммах.

Добавлены два компонента: Tr3 и R5. Резистор R5 имеет очень низкое значение (обычно менее 1 Ом).

Когда ток нагрузки поднимается выше заданного значения, небольшое напряжение, развиваемое на R5, станет достаточным (около 0.7v), чтобы включить Tr3. Поскольку Tr3 подключен к переходу база / эмиттер основного управляющего транзистора Tr1, действие включения Tr3 снизит напряжение база / эмиттер Tr1 на величину, зависящую от величины избыточного тока. Выходному току не позволено увеличиться выше заданной величины, даже если на выходных клеммах произойдет полное короткое замыкание. В этом случае напряжение базы / эмиттера Tr1 будет снижено практически до нуля вольт, предотвращая ток Tr1. В этих условиях выходное напряжение будет падать до нуля, пока сохраняется состояние перегрузки по току, но питание не будет повреждено.

Рис. 2.2.6 Серийный стабилизатор с защитой от перегрузки по току и перенапряжения

Защита от перенапряжения.

При использовании регулируемых источников входное напряжение постоянного тока регулятора часто значительно превышает требуемое выходное напряжение. Поэтому, если происходит сбой блока питания, возможно, что регулируемое выходное напряжение может внезапно подняться до уровня, который может повредить другие компоненты. По этой причине в стабилизированные источники питания часто встречается защита от перенапряжения.Цепь, показанная на рис. 2.2.6, иногда называют «ломовой» цепью, потому что, когда она работает, она вызывает полное короткое замыкание на выходе, аналогичный эффекту падения металлического лома на положительный вывод и вывод заземления!

Работа цепи лома.

На рис. 2.2.6 стабилитрон D Z 2 имеет напряжение пробоя немного меньше максимально допустимого значения для V OUT . Остальная часть V OUT разработана для R6, VR2 и R7.

VR2 — это потенциометр, так что напряжение может сниматься с цепи резисторов для правильного смещения диода D1. У этого диода катод удерживается на 0 В с помощью R8, а VR2 настроен так, чтобы D1 был просто вне проводимости, то есть его анодное напряжение примерно на 0,5 В выше, чем его катодное напряжение.

Теперь, если V OUT увеличивается, напряжение на R6, VR2 и R7 вырастет на ту же величину, поскольку напряжение на D Z 2 останется прежним. Следовательно, будет существенное повышение напряжения на ползунке R7, что приведет к тому, что D1 будет проводить, подавая импульс тока на затвор тиристора Th2, заставляя его «загораться» и сильно проводить, пока V OUT не упадет практически до 0v.R9 включен для ограничения результирующего тока, протекающего через тиристор, до безопасного уровня.

Большой ток, протекающий при возгорании Th2, теперь приведет к срабатыванию схемы ограничителя тока, как описано ранее. Это безопасно отключит питание до тех пор, пока сверхток, вызванный Th2, не исчезнет, ​​что, конечно же, произойдет, как только V OUT достигнет 0 В, но если перенапряжение все еще будет присутствовать, когда Th2 выключится, а V OUT возрастет. опять же, схема повторно сработает, в результате чего напряжение на нагрузке будет постоянно меняться между его нормальным значением и нулем; безобидный, но явный симптом проблемы перенапряжения.

Что такое регулируемый источник питания?

Регулируемый источник питания — это электронное устройство, которое может обеспечивать стабильную подачу питания переменного или постоянного тока на нагрузку, включая регулируемый источник питания переменного тока и источник питания постоянного тока.

Каталог

Ⅰ История развития

В 1955 году американский ученый Г. Ройер первым успешно разработал транзисторный преобразователь постоянного тока, который использует насыщение магнитного сердечника для автоколебаний.Различные формы преобразователей постоянного тока, использующие эту технологию, продолжают появляться, тем самым заменяя ранее принятое оборудование для коммутации дисплеев с вращающимся и механическим вибратором с коротким сроком службы, низкой надежностью и низкой эффективностью преобразования. Поскольку силовой транзистор в преобразователе транзистора в постоянный ток работает в состоянии «включено-выключено», изготовленный из него регулируемый источник питания имеет большое количество выходных групп, переменную полярность, высокий КПД, малый размер и легкий вес, поэтому он широко использовался. используется в аэрокосмическом и военном электронном оборудовании.Поскольку микроэлектронное оборудование и технологии в то время были очень отсталыми, было невозможно создать транзисторы с высоким сопротивлением напряжению, высокой скоростью переключения и большой мощностью. Следовательно, преобразователь постоянного тока этого периода мог использовать только вход низкого напряжения, и скорость преобразования была не слишком высокой.

Начиная с 1960-х годов, в связи с бурным развитием технологии микроэлектроники, появились транзисторы с высоким обратным напряжением. С этого момента преобразователь постоянного тока может напрямую подключаться к сети после выпрямления и фильтрации, и преобразователь промышленной частоты больше не требуется понижать, что значительно расширило сферу его применения.На этой основе родился импульсный источник питания без понижающего трансформатора промышленной частоты. Без трансформатора промышленной частоты объем и вес импульсного источника питания значительно уменьшаются, а импульсный источник питания действительно эффективен, компактен и легок.

После 1970-х годов постоянно разрабатывались и производились высокочастотные силовые транзисторы с высоким обратным напряжением, высокочастотные конденсаторы, переключающие диоды и железный сердечник переключающих трансформаторов, связанных с этой технологией.Таким образом, импульсный регулируемый источник питания широко используется в области электронных компьютеров, связи, авиакосмической промышленности, цветного телевидения и т. Д.

Ⅱ Необходимость использования регулируемого источника питания

С быстрым развитием общества количество электрического оборудования увеличивается день ото дня Днем. Однако старение и отставание в развитии объектов передачи и распределения электроэнергии, а также плохая конструкция и недостаточное энергоснабжение привели к слишком низким или высоким напряжениям. Для электрического оборудования, особенно высокотехнологичного и прецизионного оборудования со строгими требованиями к напряжению, существует большая страховка от рисков.Нестабильное напряжение может привести к смертельному исходу или неисправности оборудования, повлиять на производство, вызвать задержки в доставке и нестабильное качество. При этом ускоряет старение оборудования, сказывается на сроке службы и даже обжигает детали.

Ⅲ Основная функция

Регулируемый источник питания

Стабильное напряжение: при кратковременных колебаниях напряжения сети или нагрузки регулируемый источник питания будет компенсировать амплитуду напряжения со скоростью отклика 10-30 мс, чтобы стабилизировать ее в пределах ± 2%.

Многофункциональная комплексная защита: помимо основной функции стабилизации напряжения, стабилизированный источник питания должен также иметь защиту от перенапряжения (более + 10% выходного напряжения), защиту от пониженного напряжения (ниже -10% от выходного напряжения). выходное напряжение), защита от потери фазы, защита от короткого замыкания и перегрузки.

Подавление всплесков: в электросети иногда бывает резкий импульс с высокой амплитудой и узкой шириной, что приведет к выходу из строя электронных компонентов с более низким выдерживаемым напряжением.Компоненты защиты от всплесков напряжения регулируемого источника питания могут эффективно подавлять такие всплески.

Молниезащита: регулируемые источники питания обладают молниезащитой.

Ⅳ Принцип работы

Мощность переменного тока промышленной частоты становится стабильной мощностью постоянного тока после того, как трансформатор понижен, выпрямлен и отфильтрован. Остальная часть рисунка — это управляющая часть для регулирования и стабилизации напряжения. После подключения источника питания к нагрузке через схему выборки получается выходное напряжение, а выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением.Если выходное напряжение меньше опорного напряжения, значение ошибки усиливается схемой усиления и отправляется на вход регулятора. Выходное напряжение регулируется регулятором до тех пор, пока не станет равным эталонному значению; если выходное напряжение больше опорного напряжения, оно пропускается через регулятор. Уменьшите выход.

Принцип работы стабилизированного источника питания

Схема регулятора напряжения состоит из схемы источника питания, схемы управления обнаружением напряжения и схемы защиты от перенапряжения, как показано на рисунке.Силовая цепь состоит из обмоток W4 и W5 трансформатора регулирования напряжения T, выпрямительных диодов VDl-VD4 и фильтрующих конденсаторов Cl и C2. Схема управления определением напряжения состоит из резистора R-R7, потенциометра RP1, Rm, стабилитрона VS, конденсатора C3, C4 и интегральной схемы операционного усилителя IC (N1-N3). Схема защиты от перенапряжения состоит из N3, транзистора V3, резистора Rl2 и реле K внутри ИС. Схема автоматического регулирования напряжения состоит из резисторов R8-Rll, транзисторов Vl, V2, двигателя постоянного тока M, скользящих контактов и Т-обмоток Wl-W3.После подключения выходной клеммы стабилизатора переменного напряжения к сети индуцированные напряжения генерируются на обмотках W4 и W5 T.

После того, как это напряжение выпрямляется VDl-VD4 и фильтруется Cl и C2, оно обеспечивает нестабильное напряжение. рабочее напряжение & plusmn; 12В для IC и Vl, V2 и т. д. Напряжение + l2V имеет другие эффекты. После деления напряжения R1-R3 и стабилизации напряжения VS они соответственно обеспечивают опорные напряжения для инвертирующих входных клемм N1-N3; обеспечить рабочее питание для K и V3 схемы защиты от перенапряжения; после того, как R4, RP2 и R6 разделены, подайте напряжение обнаружения для неинвертирующих входных клемм N1 и N2; после разделения на R7, RP1 и R5 подайте напряжение обнаружения для неинвертирующего входного терминала N3.

N1-N3 сравнивает напряжение обнаружения выходного большого конца положительной фазы с опорным напряжением выходного большого конца обратной фазы и использует сгенерированное напряжение ошибки для управления схемой автоматического регулятора напряжения.

При нормальном сетевом напряжении напряжения на выходных клеммах N1 и N2 равны OV, V1 и V2 находятся в состоянии отключения, и двигатель M не работает.

Когда сетевое напряжение низкое, N1 и N2 выводят низкий уровень, включая V2, выключение Vl и вращение M против часовой стрелки, заставляя скользящий контакт через рычаг скользящей стенки перемещаться и контактируя с соответствующим отводом напряжения T. (W1 из T, обмотка W2 имеет в общей сложности 21 отвод напряжения, а диапазон регулировки напряжения каждой шестерни составляет 5 В), а выходное напряжение увеличивается через обмотку W2 T.Когда выходное напряжение переменного тока повышается до 220 В, V2 прекращается и M останавливается. Когда напряжение в сети высокое, оба N1 и N2 выводят высокие уровни, включая Vl, выключение V2 и поворот M по часовой стрелке. Скользящий рычаг приводит в движение скользящий контакт и контактирует с соответствующим отводом напряжения обмотки T. Wl для уменьшения выходного напряжения. Когда выходное переменное напряжение падает до 220 В, Vl заканчивается и M останавливается. Когда напряжение сети выше 260 В, N3 выводит низкий уровень, потому что напряжение на неинвертирующем входном терминале выше, чем напряжение на инвертирующем входном терминале, так что V3 отключается, K освобождается, и его нормально замкнутый контакт включает цепь вывода переменного напряжения.Когда напряжение сети составляет 160-260 В, N3 выдает высокий уровень, потому что напряжение положительной входной клеммы ниже, чем напряжение обратной входной клеммы, так что V3 включен, K замкнут, а его нормально замкнутый контакт отключен, чтобы гарантировать, что нагрузка (электрические приборы) не будет повреждена перенапряжением.

Ⅴ Характеристики

1. Преимущество

1) Низкое энергопотребление и высокая эффективность. В схеме импульсного регулируемого источника питания при возбуждении сигнала возбуждения транзистор V работает попеременно в двухпозиционном и выключенном состояниях переключения, скорость преобразования очень высокая, а частота обычно составляет около 50 кГц.В некоторых технологически развитых странах она может составлять несколько сотен или почти 1000 кГц. Это делает потребляемую мощность переключающего транзистора V очень малой, а эффективность источника питания может быть значительно улучшена, а его эффективность может достигать 80%.

2) Маленький размер и легкий вес. Нет громоздкого трансформатора промышленной частоты. После того, как рассеиваемая мощность на трубке регулятора V значительно уменьшится, более крупный радиатор не используется. По этим двум причинам импульсный источник питания имеет небольшие размеры и легкий вес.

3) Широкий диапазон регулирования напряжения. Выходное напряжение импульсного регулируемого источника питания регулируется рабочим циклом сигнала возбуждения, а изменение напряжения входного сигнала может быть компенсировано частотной модуляцией или широтной модуляцией. Таким образом, его можно использовать даже при значительных изменениях напряжения сети промышленной частоты. Таким образом, диапазон регулирования напряжения импульсного источника питания очень широк, а эффект регулирования напряжения очень хороший. Кроме того, есть два метода изменения рабочего цикла: широтно-импульсная модуляция и частотная модуляция.Таким образом, импульсный регулируемый источник питания не только имеет преимущество в широком диапазоне стабилизации напряжения, но также имеет множество способов достижения стабилизации напряжения. Разработчик может гибко выбирать различные типы импульсных стабилизированных источников питания в соответствии с требованиями реальных приложений.

4) Эффективность фильтрации значительно повышается, так что емкость и объем фильтрующего конденсатора значительно уменьшаются. Рабочая частота импульсного регулируемого источника питания составляет в основном 50 кГц, что в 1000 раз больше, чем у линейного регулируемого источника питания, что увеличивает эффективность фильтрации после выпрямления почти в 1000 раз.Эффективность увеличена в 500b раз за счет добавления конденсаторной фильтрации после полуволнового выпрямления. При таком же выходном напряжении пульсаций, когда используется импульсный регулируемый источник питания, емкость конденсатора фильтра составляет только 1 / 500–1 / 1000 конденсатора фильтра в линейном регулируемом источнике питания.

5) Гибкие формы схем. Например, существуют самовозбуждающиеся и отдельно возбуждаемые, широко-модулированные и частотно-модулированные, несимметричные и двусторонние типы и т. Д. Разработчики могут использовать преимущества различных типов схем для разработки переключателей, которые могут соответствовать различным применениям Источник питания.

2. Недостаток

Недостаток импульсного регулируемого источника питания состоит в том, что возникают более серьезные переключающие помехи. В импульсном регулируемом источнике питания переключающий транзистор V регулировки мощности работает в состоянии переключения, и генерируемые им переменное напряжение и ток проходят через другие компоненты в цепи, создавая пиковые помехи и резонансные помехи. Если эти помехи не будут приняты определенные меры по подавлению, устранению, они серьезно повлияют на нормальную работу всей машины.Кроме того, поскольку импульсный регулируемый генератор источника питания не изолирован от трансформатора промышленной частоты, эти помехи будут связаны с сетью промышленной частоты, вызывая серьезные помехи для других электронных приборов, оборудования и бытовых приборов поблизости.

100+ Принципиальная схема блока питания с печатной платой

Вы ищете много принципиальных схем блока питания, не так ли?

Потому что различные электронные проекты должны использовать их в качестве источника энергии.

Но иногда может понадобиться сэкономить время и почерпнуть идеи.

Кроме того, они просты в сборке и дешевы.

Сначала взгляните на:

3 источник питания для электронных устройств

Давайте познакомимся с тремя наиболее типичными типами источников питания.
Типы 1 # Батарея
Многие схемы потребляют мало энергии. Так что он может питаться от батареек.

Это маленький и простой в использовании в любом месте. Но обычно они низкого напряжения.

Таким образом…

Они лучше всего подходят для работы с малым током.

Но для большой нагрузки. Что нам использовать?

Лучше подойдут аккумуляторные батареи. Для многократного использования много раз, чтобы сэкономить много денег.

Мне нравится, когда мои дети ими пользуются. Потому что для него это безопасно.

Тип 2 # Solar

Мы можем использовать его как солнечную энергию напрямую в нашей цепи.

Но…

Нам нравится использовать это солнечное зарядное устройство для аккумуляторной батареи.

Например…

Мой сын любит делать солнечный свет.

Тип 3 # Линия переменного тока

Мы используем линию переменного тока, в основном это адаптер переменного тока, как блок питания. Они компактнее и проще в использовании, чем аккумулятор.

Мы можем применять их для различных выходных напряжений и токов.

Когда мы в доме. мы должны использовать их вместо батарей и солнечных батарей, это сэкономит нам деньги.

Осторожно:

Мы должны использовать его осторожно. Безопасность прежде всего! Это много полезного, но также может убить вас!

Зачем нужен линейный блок питания?

Есть много видов цепей питания.Но все их можно разделить на две группы.

  • Линейный источник питания
  • Импульсный источник питания

Как работает линейный источник питания?

Во-первых, напряжение переменного тока подается на силовой трансформатор для повышения или понижения напряжения.

Затем преобразовано в постоянное напряжение.

И далее, применительно к цепи регулятора системы.

Поддерживает напряжение и ток нагрузки.

Но…

Принцип работы импульсного источника питания

Без трансформатора — он преобразует мощность переменного тока напрямую в постоянное напряжение без трансформатора.

И…

Высокая частота — это постоянное напряжение преобразуется в высокочастотный сигнал переменного тока.

Затем схема регулятора внутри выдает желаемое напряжение и ток.

Линейные импульсные источники питания постоянного тока

В таблице ниже сравниваются различные параметры линейной и импульсной формы.

Благодарности: CR Источник питания Tekpower 30V 5A на Amazon

Мне нравится линейный источник питания.

Почему?

Это…

  • простая принципиальная схема
  • тихий
  • высокостабильный, прочный и тяжелый
  • низкий уровень шума, пульсации, задержки и электромагнитных помех

Какой тип переключения прямо противоположный.
ОБНОВЛЕНИЕ: Теперь я также люблю импульсные источники питания постоянного тока
Читайте также: Как это работает
Вы можете полюбить это со мной.

Power Supply Learning

Я знаю, что вы не хотите терять время, хотите быстро создать цепь питания. Но ждать. Если вы новичок.

Следует хотя бы раз изучить принципы его работы. Чтобы уменьшить количество ошибок и правильно выбрать схему Я хочу легко увидеть вашу жизнь.

8 Верхние схемы питания

На нашем сайте есть очень много схем питания.Мы не можем показать вам все. Таким образом, для экономии вашего времени см. Списки ниже.

1 # Первый источник переменного тока постоянного тока, LM317

Вы можете настроить выходное напряжение от 1,25 В до 30 В при 1,5 А. Мне это нравится. Потому что… Это просто и дешево.

Подробнее: LM317 Блок питания

Например, вы можете использовать его вместо батареи 1,5 В.

Читайте также: См. Распиновку LM317 и способы ее использования.

2 # Простой фиксированный стабилизатор постоянного тока


Вы часто смотрите на эту схему во многих устройствах.Это довольно старая схема, но очень полезная.

Потому что… Это очень просто: всего один транзистор , стабилитрон и резистор. Выходное напряжение зависит от стабилитрона.

Например…

Вам нужно питание 12 В, вы используете стабилитрон на 12 В. Ты это можешь. Я верю тебе!

Продолжить чтение »

3 # 78xx регулятор напряжения — круто!

Фиксированный стабилизатор 5 В, 6 В, 9 В, 10 В, 12 В, 1 А от IC 7805,7806,7809,7812


Это популярный фиксированный стабилизатор постоянного тока на 1 А, простой и дешевый.

Например…

Если вам требуется питание 5V 1A для цифровой схемы. Обычно здесь используется LM7805. Продолжить чтение »

Также: Изучите распиновку цепи 7805 и многое другое

4 # Простой регулируемый регулятор 3А, LM350

Регулируемый регулятор напряжения LM350

Иногда мне нужно использовать источник переменного напряжения 3А.

Но…

LM317 не может мне легко помочь.

Вскоре мы используем LM350 Переменный источник питания .

Это лучшая линейная [электронная почта] Выход составляет от 1,25 В до 25 В.

5 # 0–30 В, регулируемый источник постоянного тока 3 А

Мы редко используем ток 3 А, который может регулировать выходное напряжение от 0 до 30 В.

Это лучший выбор.

Он использует LM723 в качестве известной микросхемы регулятора.

А вот и схема современного дизайна, полная защита, чем у LM350T.
Продолжить чтение »

6 # Переменный источник питания, 0–50 В при 3 А

Если вам нужно использовать выходное напряжение более 30 В или отрегулируйте от 0 до 50 В.

Можно. У них есть ключевые компоненты, LM723, и транзистор 2SC5200 более высокого напряжения.

Также полная защита от перегрузки.

Читать дальше »

7 # Собери блок питания 12В 2А с помощью молотка

Если торопишься, а печатной платы нет. Эта идея может быть хорошей. Вы можете легко и недорого собрать адаптер 12В 2А.

С помощью молотка и улитки по деревянной доске. Кроме того, чтобы узнать больше.

8 # 15V Двойное питание для предусилителя

Если вам нужно использовать много схем с OP-AMP.

Например, предусилитель с регулятором тембра и др. Им необходимо использовать источник питания +/- 15 В.

У нас есть для вас 3 схемы схем. Читать дальше >>

Цепей много в категориях: Блоки питания.

Прочие цепи линейного источника питания

Регулятор постоянного напряжения: 1,5 В, 3 В, 6 В, 9 В, 12 В

Низкое напряжение

Источники питания 5 В Цифровые источники питания

9 В

Низкое падение напряжения

Просто и идеи

Схема регулируемого источника питания

Что такое регулируемый источник питания? Проще говоря, это блок питания, который может регулировать выходное напряжение или ток.Но он по-прежнему имеет те же характеристики, что и фиксированный регулируемый источник питания. Он будет поддерживать стабильное напряжение при любой нагрузке.

Менее 1 А
2 А Выходной ток
3 А Выходной ток
Высокий ток (5 А вверх)
Высокое напряжение (100 В вверх)

Двухканальный регулятор и несколько напряжений

Бестрансформаторный

Источник постоянного тока

Режим переключения Цепи питания

Это импульсные блоки питания постоянного тока.Быть идеями по созданию проектов или инструментов. Потому что они имеют небольшие размеры и дешевле линейных блоков питания.

На моем сайте появляется много схем. Пока друзья не сказали, что сложно увидеть схемы или проекты, как он хочет.

Особый импульсный источник питания постоянного тока очень полезен. В приведенном ниже списке представлены идеи по созданию отличного блока питания, небольшого размера и позволяющего сэкономить деньги. Для применения или обучения.

Итак, я собираю эти схемы для удобства доступа к интересующим меня проектам.Кроме того, они могут быть полезны и для вас.

Примеры схем

Регулятор режима переключения
Преобразователь постоянного тока в постоянный

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Как спроектировать схему настольного источника питания

В этом посте мы обсудим, как любой любитель электроники может разработать эффективный и действенный, но очень дешевый и стабилизированный настольный источник питания для безопасного тестирования всех типов электронных проектов и прототипов.

Основными характеристиками, которые должен иметь настольный источник питания, являются:

  • Должен быть построен из дешевых и легко доступных компонентов
  • Должен быть гибким с диапазонами напряжения и тока или просто должен включать возможность переменного напряжения и переменного тока. текущие выходы.
  • Должен быть защищен от перегрузки по току и перегрузки.
  • Должен легко ремонтироваться в случае возникновения проблемы.
  • Должен быть достаточно эффективным с точки зрения выходной мощности.
  • Должен облегчить настройку в соответствии с желаемой спецификацией.

Общее описание

На сегодняшний день большинство источников питания содержат линейный последовательный стабилизатор. В этой конструкции настольного источника питания используется проходной транзистор, который работает как переменный резистор, регулируемый стабилитроном.

Последовательная система питания более популярна, возможно, из-за того, что она намного эффективнее. За исключением некоторых незначительных потерь в стабилитроне и питающем резисторе, заметные потери возникают только в последовательном транзисторе в то время, когда он подает ток на нагрузку.

Однако одним из недостатков системы последовательного питания является то, что они не обеспечивают какого-либо короткого замыкания выходной нагрузки. Это означает, что при выходе из строя проходной транзистор может пропускать через него большой ток, в конечном итоге разрушая себя и, возможно, подключенную нагрузку.

Тем не менее, добавление защиты от короткого замыкания к последовательному настольному источнику питания может быть быстро реализовано с помощью других транзисторов, сконфигурированных как каскад регулятора тока.

Регулятор переменного напряжения достигается с помощью простого транзистора с обратной связью потенциометра.

Два вышеуказанных дополнения делают последовательный источник питания универсальным, прочным, дешевым, универсальным и практически неразрушимым.

В следующих параграфах мы вкратце изучим проектирование различных этапов, задействованных в стандартном стабилизированном настольном источнике питания.

Самый простой транзисторный регулятор напряжения

Быстрый способ получить регулируемое выходное напряжение — это соединить базу проходного транзистора с потенциометром и стабилитроном, как показано на рисунке ниже.

В этой схеме T1 настроен как BJT эмиттер-повторитель, где его базовое напряжение VB определяет напряжение VE на стороне эмиттера. И VE, и VB будут точно соответствовать друг другу и будут почти равны, за вычетом его прямого падения.

Прямое падение напряжения любого BJT обычно составляет 0,7 В, что означает, что напряжение на стороне эмиттера будет:

VE = VB — 0,7

Использование контура обратной связи

Хотя вышеуказанная конструкция проста в сборке и очень дешевый, такой подход не обеспечивает хорошего регулирования мощности на более низких уровнях напряжения.

Именно поэтому управление с обратной связью обычно используется для улучшения регулирования во всем диапазоне напряжений, как показано на рисунке ниже.

В этой конфигурации базовое напряжение T1 и, следовательно, выходное напряжение регулируется падением напряжения на R1, в основном из-за тока, протягиваемого T2.

Когда рычаг ползунка потенциометра VR1 находится на крайнем конце стороны заземления, T2 отключается, так как теперь его основание становится заземленным, допуская единственное падение напряжения на R1, вызванное базовым током T1.В этой ситуации выходное напряжение на эмиттере T1 будет почти таким же, как напряжение коллектора, и может быть задано как:

VE = Vin — 0,7 , здесь VE — напряжение на стороне эмиттера T1, а 0,7 — стандартное значение прямого падения напряжения для выводов базы / эмиттера BJT T1.

Таким образом, если входное напряжение составляет 15 В, можно ожидать, что выход будет следующим:

VE = 15 — 0,7 = 14,3 В

Теперь, когда рычаг ползунка потенциометра VR1 перемещается к верхнему положительному концу, будет заставит T2 получить доступ ко всему напряжению на стороне эмиттера T1, что приведет к очень жесткой проводимости T2.Это действие напрямую соединит стабилитрон D1 с R1. Это означает, что теперь базовое напряжение VB транзистора T1 будет просто равно напряжению стабилитрона Vz. Таким образом, выход будет:

VE = Vz — 0,7

Следовательно, если значение D1 равно 6 В, выходное напряжение можно ожидать равным:

VE = 6 — 0,7 = 5,3 В , Таким образом, напряжение стабилитрона определяет минимально возможное выходное напряжение, которое может быть получено от этого источника питания с последовательным проходом, когда потенциометр вращается до минимального значения.

Хотя вышеперечисленное легко и эффективно для изготовления настольного источника питания, у него есть главный недостаток, заключающийся в отсутствии защиты от короткого замыкания. Это означает, что если выходные клеммы цепи случайно замкнуты накоротко или будет приложен ток перегрузки, T1 быстро нагреется и сгорит.

Чтобы избежать этой ситуации, эту схему можно просто модернизировать, добавив функцию управления током, как описано в следующем разделе.

Добавление защиты от перегрузки и короткого замыкания

Простое включение T3 и R2 обеспечивает 100% защиту от короткого замыкания и контроль тока в настольной схеме источника питания.При такой конструкции даже намеренное короткое замыкание на выходе не причинит вреда T1.

Работу этого каскада можно понять следующим образом:

Как только выходной ток стремится выйти за пределы установленного безопасного значения, возникает пропорциональная разность потенциалов на R2, достаточная для жесткого включения транзистора T3.

При включенном T3 вызывает соединение базы T1 с его линией эмиттера, что мгновенно отключает проводимость T1, и эта ситуация сохраняется до тех пор, пока не будет устранено короткое замыкание или перегрузка на выходе.Таким образом, T1 защищен от любых нежелательных выходных ситуаций.

Добавление функции переменного тока

В приведенной выше схеме резистор R2 датчика тока может иметь фиксированное значение, если требуется, чтобы выход был постоянным током. Тем не менее, хороший настольный источник питания должен иметь регулируемый диапазон как напряжения, так и тока. Учитывая это требование, ограничитель тока можно сделать регулируемым, просто добавив переменный резистор с базой T3, как показано ниже:

VR2 делит падение напряжения на R2 и, таким образом, позволяет T3 включаться при определенном желаемом выходном токе. .

Расчет значений деталей

Начнем с резисторов, R1 можно рассчитать по следующей формуле:

R1 = (Vin — MaxVE) hFE / выходной ток

Здесь, поскольку MaxVE = Vin — 0,7

Следовательно, мы упрощаем первое уравнение как R1 = 0,7hFE / выходной ток

VR1 может быть потенциометром 10 кОм для напряжений до 60 В

Ограничитель тока R2 можно рассчитать следующим образом:

R2 = 0.7 / Максимальный выходной ток

Максимальный выходной ток следует выбирать в 5 раз ниже, чем максимальный Id T1, если T1 требуется для работы без радиатора. С большим радиатором, установленным на T1, выходной ток может составлять 3/4 от T1 Id.

VR2 может быть просто 1k потом или пресетом.

T1 следует выбирать в соответствии с требованиями к выходному току. Номинал T1 Id должен быть в 5 раз больше, чем требуемый выходной ток, если он будет работать без радиатора. При установленном большом радиаторе рейтинг T1 Id должен быть не менее 1.В 33 раза больше необходимого выходного тока.

Максимальный коллектор / эмиттер или VCE для T1 в идеале должен быть в два раза больше значения максимального выходного напряжения, указанного в спецификации.

Значение стабилитрона D1 может быть выбрано в зависимости от минимального или минимального требования к выходному напряжению от стендового источника питания.

Рейтинг T2 будет зависеть от значения R1. Поскольку напряжение на коллекторе T2 всегда будет равно Vin, VCE T2 должен быть выше Vin или входного питания.Идентификатор T2 должен быть таким, чтобы он мог выдерживать базовый ток T1, определяемый значением R1

. Те же правила применяются и для T3.

Обычно T2 и T3 могут быть любыми малосигнальными транзисторами общего назначения, такими как BC547 или, возможно, 2N2222.

Практический дизайн

Поняв все параметры для разработки индивидуального настольного источника питания, пришло время реализовать данные в практическом прототипе, как показано ниже:

Вы можете найти несколько дополнительных компонентов, представленных в конструкции, которые: просто для увеличения регулирующей способности цепи.

C2 вводится для устранения остаточной пульсации на основаниях T1, T2.

T2 вместе с T1 образуют пару Дарлингтона для увеличения текущего усиления выхода.

R3 добавлен для улучшения проводимости стабилитрона и, следовательно, для обеспечения лучшего общего регулирования.

R8 и R9 добавлены для обеспечения возможности регулирования выходного напряжения в фиксированном диапазоне, что не является критичным.

R7 устанавливает максимальный ток, доступный на выходе, который составляет:

I = 0.7 / 0,47 = 1,5 ампера, что кажется довольно низким по сравнению с номиналом транзистора 2N3055. Хотя при этом транзистор может оставаться очень холодным, можно увеличить это значение до 8 ампер, если 2N3055 установлен над большим радиатором.

Уменьшение рассеяния для повышения эффективности

Самый большой недостаток любого линейного регулятора на основе последовательного транзистора — это большое рассеивание на транзисторе. И это происходит, когда дифференциал входа / выхода высокий.

Это означает, что когда напряжение регулируется в сторону более низкого выходного напряжения, транзистор должен усердно работать, чтобы контролировать избыточное напряжение, которое затем выделяется в виде тепла от транзистора.

Например, если нагрузка представляет собой светодиод 3,3 В, а входное напряжение для источника питания стенда составляет 15 В, то выходное напряжение необходимо снизить до 3,3 В, что на 15 — 3,3 = 11,7 В. И эта разница преобразуется транзистором в тепло, что может означать потерю эффективности более чем на 70%.

Однако эту проблему можно просто решить, используя трансформатор с выходной обмоткой с ответвлениями напряжения.

Например, трансформатор может иметь отводы 5 В, 7,5 В, 10 В, 12 В и так далее.

В зависимости от нагрузки можно выбрать ответвители для питания цепи регулятора. После этого потенциометр схемы можно использовать для дальнейшей настройки выходного уровня точно до желаемого значения.

Этот метод повысит эффективность до очень высокого уровня, позволив радиатору транзистора быть меньше и компактнее.

Настольный прецизионный источник питания, управляемый операционным усилителем

Процедура работы схемы настольного источника питания, управляемого операционным усилителем, довольно проста, поскольку регулируемые источники питания могут быть просто отдельными формами усилителя с обратной связью.В этой концепции R1 и R2 генерируют сигнал эталонной выборки из выходного источника, который создается другим эталонным напряжением, создаваемым D2. Результирующий сигнал коррекции подается обратно через 741 на транзистор Q1 последовательного прохода.

Обратите внимание, что стабильность схемы была улучшена за счет подачи опорного источника R3 -D2 через стабилизированный выход, а не из нестабилизированного входа, как это обычно делается в других настольных источниках питания. Чтобы цепь запускалась сразу после включения, сопротивление утечки R4 помещается параллельно устройству последовательного прохода.Это означает, что контур обратной связи начинает работать, как только включается питание.

Абсолютно никакое регулирование не жертвуется из-за R4, поскольку это общий выходной сигнал, который дискретизируется R1 -R2, поэтому влияние тока пульсаций, проходящего через R4, регулируется через обратную связь.

Регулировка выхода

Выход вполне можно сделать регулируемым, изменив R1-R2 с помощью потенциометра, однако в существующей схеме схему нельзя принудительно регулировать ниже значения напряжения стабилитрона D2.Когда необходима непрерывная регулировка выходного напряжения, опорный источник R3-D2 должен подаваться через нерегулируемый вход, что сопровождается незначительной нестабильностью. Количество мощности, которое может предложить схема, будет ограничиваться в первую очередь текущей пропускной способностью Q1 и максимальной мощностью нерегулируемого источника питания.

Более сложная схема настольного источника питания

Настольный регулируемый источник питания — обычно полезный гаджет для любого любителя или инженера.Несмотря на то, что регуляторы напряжения на основе микросхем стали очень легко доступны, схема, в которой используются только обычные дискретные компоненты, может быть привлекательной. Для экономии энергии и ограничения рассеивания через последовательный стабилизатор весь диапазон регулирования 0–30 В дополнительно разделен на 3 уменьшенных диапазона напряжения.

Все 3 диапазона соответствуют подходящему вторичному напряжению питания (определяемому положением S1a) и надлежащему опорному напряжению (определяемому S1b). Чтобы вы могли постоянно контролировать выходное напряжение до минимум 0 В, необходимо добавить отрицательный вспомогательный источник питания.

В этой настольной схеме источника питания он извлекается (с помощью D5 и C2) через другую обмотку 12 В поверх сетевого трансформатора. Другой вариант может заключаться во включении дополнительного отдельного сетевого трансформатора.

Окончательные результаты, протестированные на прототипе стенда, довольно приличны: размах напряжения сети ± 35 В вызвал размах выходного напряжения всего ± 25 мВ, при полной нагрузке на выходе 1 ампер. Пульсации переменного тока на выходе (фон) были ниже 15 мВ.

Как это работает

Схема работает следующим образом.

Опорное напряжение, снимаемое через стабилитрон (ы) D6 -D9 и фиксируемое с помощью потенциометра P1, направляется на базу транзистора T2 с помощью D10 и TI.

Т2 и Т3 работают как дифференциальный усилитель; при этом база T3 получает выходное напряжение через DI2. Выход этого дифференциального усилителя подается через D11 на базе комбинированного последовательного стабилизатора, состоящего из транзисторов T4, T5 и T6.

Хотя конфигурация может показаться немного сложной, она работает как типичная схема регулятора; он поддерживает практически постоянное выходное напряжение в широком диапазоне выходных токов.

Транзисторы Т7 и Т8 вместе с соединенными деталями образуют ступень ограничителя тока. Как только напряжение на R10 достигает определенного значения (установленного P2), T7 начинает проводить. Это, следовательно, заставляет транзистор T8 смещаться и начинает проводить; что уменьшает базовое возбуждение до транзистора T4, и ситуация снижает выходное напряжение, поэтому выходной ток продолжает оставаться в пределах заданной границы.

Когда S1 выбран в позиции 1, что сравнивается с диапазоном выходного сигнала 0-10 В, установка на 2 позволяет 10-20 В, а регулировка в позиции 3 обеспечивает выходной диапазон 20-30 В. P1 используется для настройки. диапазон, установленный S1.

Максимальное значение выходного тока можно установить с помощью потенциометра P2. Этот потенциометр P2 может быть либо предварительно запрограммирован на подачу максимального выходного тока 1 А, либо использоваться как регулятор переменного выходного тока.

7805 Регулируемый источник питания 5 В, 1 А со схемой защиты от перенапряжения

7805 Источник питания 5 В, 1 А, со схемой защиты от перенапряжения

Это регулятор 7805 5 вольт 1 ампер со схемой защиты от перенапряжения.Большинству COMS, микроконтроллеров и ИС TTL требуется хорошо регулируемый источник питания. Эти ИС могут легко повредиться при повышении напряжения питания. в основном эта схема обеспечивает защиту от перенапряжения, но имеет защиту от перегрузки по току, обратной полярности и защиты IC регулятора. Так что вам не нужно беспокоиться об электропитании.

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ
R1 330? ¼W
R2 33? ¼W
R3 220? ¼W
C1 100 мкФ 50 В
C2 0.1 мкФ
C3 10 мкФ 16 В
C4 0,01 мкФ
C5 0,1 мкФ
D1 1N4001
D2 1N4001
D3 Стабилитрон 6,2 В ¼W
D4 Светодиод
IC1 7805 регулятор IC
SCR1 2П4М ИЛИ Аналогичный 2А SCR
F1 1А ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Наша схемотехника с использованием регулятора напряжения 5 В, тиристора и стабилитрона.Собственно это схема лома. Это электрическая цепь, используемая для предотвращения повреждения цепей, подключенных к источнику питания, из-за состояния перенапряжения блока питания. Если регулятор напряжения (7805) неисправен, напряжение питания может быть приложено к нагрузке, что приведет к повреждению наших чувствительных цепей. Итак, нам нужен этот тип схемы защиты.

Конфигурация PIN 2P4M

Когда выходное напряжение превышает 6,2 В, стабилитрон проводит ток. Это напряжение включит тиристор, так что это обеспечит короткое замыкание на массу и сгорит предохранитель.Конденсатор C1 присутствует, чтобы гарантировать, что короткие выбросы не вызовут срабатывание SCR. Также вы можете изменить уровень защиты, варьируя значения D3 и R1. D1 обеспечивает защиту от обратного смещения, а D2 обеспечивает защиту от обратной полярности на выходе для ИС регулятора.

Если вы получаете ток более 400 мА, используйте эту микросхему регулятора с подходящим радиатором.

Если вы новичок в этой области и чувствуете, что вам нужна помощь, вы можете узнать больше о руководстве по ремонту здесь.


Присылайте, пожалуйста, свои идеи, которые очень важны для нашего успеха…

Теги: Блоки питания, Схемы регуляторов

Регулируемая цепь источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А (Часть 1/13)

Источники питания являются основой электронных схем. Схемы питания могут быть спроектированы разными способами. Могут быть регулируемые блоки питания или блоки питания с фиксированным напряжением.Схема источника питания рассчитывается по напряжению или диапазону подаваемого напряжения, а также по максимальному току, который она позволяет потреблять нагрузкой. Во-вторых, в домохозяйства подается напряжение переменного тока в качестве основного источника питания. Многие электрические приборы, такие как вентиляторы, люминесцентные лампы и другие, могут напрямую использовать переменное напряжение, но для работы большинства электронных устройств требуется преобразование переменного напряжения в постоянное. Любая схема внешнего источника питания должна преобразовывать переменное напряжение в постоянное для использования электронными устройствами.В этом проекте разработана регулируемая схема источника питания, которая вводит сеть переменного тока и обеспечивает выходное напряжение от 0 до 30 В 2 А постоянного тока.

Блок питания, разработанный в этом проекте, представляет собой регулируемый линейно регулируемый источник, поэтому выходное напряжение схемы является постоянным и изменяется механически с помощью переменного резистора. В этом типе питания к выходу подключается последовательно с нагрузкой линейный регулирующий элемент (переменный резистор). Линейный элемент, такой как BJT или FET, используется для обеспечения требуемых токов на выходе.

В разработанной здесь схеме питания биполярный транзистор 2N3055 работает в линейном режиме с переменным сопротивлением. Переменное сопротивление помогает обеспечить соответствующее напряжение на выходе для любого тока в рабочем диапазоне. Нагрузки, запитываемые по цепи, могут иметь разную номинальную мощность. Нагрузки с высокой номинальной мощностью потребляют более высокие токи. В этой схеме блока питания транзистор 2N3055 помогает увеличить выходной ток блока питания до предела до 2 А.

Проектирование схемы источника питания — это пошаговый процесс, включающий понижение напряжения переменного тока, преобразование напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, сглаживание напряжения постоянного тока, компенсацию переходных токов, регулирование напряжения, изменение напряжения, усиление тока и защиту от короткого замыкания.

Необходимые компоненты —

Рис.1: Список компонентов, необходимых для регулируемого источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А

Блок-схема

Фиг.2: Блок-схема регулируемого источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А

Подключение цепей —

Схема собирается поэтапно, каждая ступень служит определенной цели. Для понижения 230 В переменного тока используется трансформатор 18 — 0 — 18 В. Вторичная обмотка трансформатора соединена с мостовым выпрямителем. Полный мостовой выпрямитель создается путем соединения друг с другом четырех диодов SR560, обозначенных на схемах как D1, D2, D3 и D4. Катод D1 и анод D2 подключены к одной из вторичной катушки, а катоды D4 и анод D3 подключены к другим концам вторичной катушки.Катоды D2 и D3 подключены, из которых одна клемма снята с выхода выпрямителя, а аноды D1 и D4 подключены, из которых другая клемма снята с выхода двухполупериодного выпрямителя. Предохранитель на 2 А последовательно подключен к выходной клемме катодных переходов D2-D3 для безопасности.

Конденсатор емкостью 470 мкФ (обозначенный на схеме как C1) подключен между выходными клеммами двухполупериодного выпрямителя для сглаживания. Для регулирования напряжения два стабилитрона номиналом 12 В и 18 В подключены последовательно параллельно сглаживающему конденсатору.Переменное сопротивление последовательно подключено к стабилитронам для регулировки напряжения, а конденсатор емкостью 10 мкФ (обозначен на схеме как C1) подключен параллельно для компенсации переходных токов. Два NPN-транзистора (показаны как Q1 и Q2 на схеме) подключены в качестве усилителя пары Дарлингтона к одной из выходных клемм последовательно для достижения желаемого усиления по току. Выход пары Дарлингтона дополнительно подключен к NPN-транзистору (показан как Q3 на схемах) и сопротивлению (показано как R3 на схемах) для защиты от короткого замыкания.

Нарисуйте схематическую диаграмму или распечатайте ее на бумаге и тщательно выполняйте каждое подключение. Только после проверки правильности каждого подключения подключите силовую цепь к источнику переменного тока.

Как работает проект —

Силовая цепь работает по четко определенным стадиям, каждая из которых служит определенной цели. Схема работает в следующих этапах —

1. Преобразование переменного тока в переменный

2. Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

3.Сглаживание

4. Компенсация переходного тока

5. Регулирование напряжения

6. Регулировка напряжения

7. Усиление тока

8. Защита от короткого замыкания

Преобразование переменного тока в переменное

Напряжение основных источников питания (электричество, подаваемое через промежуточный трансформатор после понижения линейного напряжения от генерирующей станции) составляет приблизительно 220–230 В переменного тока, которое необходимо дополнительно понизить до уровня 30 В.Для снижения напряжения 220 В переменного тока до 30 В переменного тока используется понижающий трансформатор.

В схеме наблюдается некоторое падение выходного напряжения из-за резистивных потерь. Поэтому необходимо использовать трансформатор с высоким номинальным напряжением, превышающим требуемые 30 В. Трансформатор должен обеспечивать на выходе ток 2А. Наиболее подходящий понижающий трансформатор, отвечающий указанным требованиям по напряжению и току, — 18–0–18 В / 2 А. Эта ступень трансформатора снижает сетевое напряжение до 36 В переменного тока, как показано на рисунке ниже.

Рис. 3: Схема трансформатора 18-0-18 В

Преобразование переменного тока в постоянный — полноволновое выпрямление

Пониженное напряжение переменного тока необходимо преобразовать в напряжение постоянного тока путем выпрямления. Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения в постоянное. Есть два способа преобразовать сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока. Один — это полуволновое выпрямление, а другое — полноволновое выпрямление. В этой схеме двухполупериодный мостовой выпрямитель используется для преобразования 36 В переменного тока в 36 В постоянного тока.Двухполупериодное выпрямление более эффективно, чем полуволновое выпрямление, поскольку оно обеспечивает полное использование как отрицательной, так и положительной стороны сигнала переменного тока. В конфигурации двухполупериодного мостового выпрямителя четыре диода соединены таким образом, что ток течет через них только в одном направлении, что приводит к появлению сигнала постоянного тока на выходе. Во время двухполупериодного выпрямления одновременно два диода становятся смещенными в прямом направлении, а еще два диода смещаются в обратном направлении.

Рис.4: Принципиальная схема полноволнового выпрямителя

Во время положительного полупериода питания диоды D2 и D4 проходят последовательно, в то время как диоды D1 и D3 имеют обратное смещение, и ток протекает через выходной контакт, проходя через D2, выходной контакт и D4.Во время отрицательного полупериода питания диоды D1 и D3 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении, и ток протекает через D3, выходную клемму и D1. Направление тока в обоих направлениях через выходную клемму в обоих условиях остается неизменным.

Рис. 5: Принципиальная схема, показывающая положительный цикл полнополупериодного выпрямителя

Рис. 6: Принципиальная схема, показывающая отрицательный цикл полнополупериодного выпрямителя

Диоды SR560 выбраны для создания двухполупериодного выпрямителя, поскольку они имеют максимальный (средний) номинальный прямой ток 2 А и в состоянии обратного смещения они могут выдерживать пиковое обратное напряжение до 36 В.Поэтому в этом проекте для двухполупериодного выпрямления используются диоды SR560.

Сглаживание

Как следует из названия, это процесс сглаживания или фильтрации сигнала постоянного тока с помощью конденсатора. Выход двухполупериодного выпрямителя не является постоянным напряжением постоянного тока. Частота на выходе выпрямителя в два раза выше, чем у основных источников питания, но все же присутствуют пульсации. Следовательно, его необходимо сгладить, подключив конденсатор параллельно выходу двухполупериодного выпрямителя.Конденсатор заряжается и разряжается в течение цикла, давая на выходе стабильное постоянное напряжение. Итак, конденсатор (обозначенный на схеме как C1) большой емкости подключен к выходу схемы выпрямителя. Поскольку постоянный ток, который должен быть выпрямлен схемой выпрямителя, имеет много всплесков переменного тока и нежелательных пульсаций, для уменьшения этих выбросов используется конденсатор. Этот конденсатор действует как фильтрующий конденсатор, который пропускает через него весь переменный ток на землю. На выходе среднее оставшееся постоянное напряжение более плавное и без пульсаций.

Рис.7: Принципиальная схема сглаживающего конденсатора

Компенсация переходных токов

К выходным клеммам силовой цепи параллельно подключен конденсатор (обозначенный на схеме как C2). Этот конденсатор помогает быстро реагировать на переходные процессы нагрузки. При изменении тока нагрузки на выходе возникает начальная нехватка тока, которая может быть восполнена этим выходным конденсатором.

Изменение выходного тока можно рассчитать по

.

Выходной ток, Iout = C (dV / dt), где

dV = Максимально допустимое отклонение напряжения

dt = переходное время отклика

С учетом dv = 100 мВ

dt = 100 мкс

В этой схеме используется конденсатор емкостью 10 мкФ, так что,

C = 10 мкФ

Iout = 10u (0.1 / 100u)

Iout = 10 мА

Таким образом, можно сделать вывод, что выходной конденсатор будет реагировать на изменение тока 10 мА при переходном времени отклика 100 мкс.

Рис. 8: Принципиальная схема компенсатора переходных токов

Регулирование напряжения

Цепь питания должна обеспечивать регулируемое и постоянное напряжение без каких-либо колебаний или колебаний. Для регулирования напряжения в схеме нужен линейный регулятор.Цель использования этого регулятора — поддерживать на выходе постоянное напряжение желаемого уровня.

Рис. 9: Принципиальная схема регулятора напряжения для регулируемого источника питания постоянного тока от 0 до 30 В, 2 А

В этой схеме максимальное напряжение на выходе должно быть 30 В, поэтому стабилитрон 30 В идеально подходит для регулирования напряжения на выходе. Здесь последовательно соединены два стабилитрона на 12 В и 18 В, что дает на выходе 30 В. Стабилитрон 30 В мощностью 1 Вт или другую комбинацию стабилитронов также можно использовать для получения 30 В на выходе.

Регулировка напряжения

Для регулировки выходного напряжения от 0 до 30 В к выходу подключен переменный резистор (на схемах RV1). Переменный зонд RV1 подключен к коллектору переключающего транзистора BC547 (на схемах показан как Q3). Изменяя этот резистор, эмиттер переключающего транзистора будет обеспечивать переменное напряжение от 0 до 30 В.

Усиление тока

Стабилитрон может выдавать ток только в миллиамперах.Следовательно, для получения высокого тока нагрузки на выходе какой-либо линейный элемент должен быть подключен последовательно с нагрузкой, которая могла бы потреблять требуемый ток. В этой схеме в качестве линейного элемента используется биполярный переходной транзистор NPN. Транзистор BC547 (показан на схеме как Q2) используется для обеспечения достаточного базового напряжения на биполярный транзистор 2N3055 NPN (на схемах показан как Q1). Транзистор 2N3055 способен обеспечивать на выходе ток 2А. Транзисторы соединены в конфигурации парного усилителя Дарлингтона для вывода желаемого усиления по току.В конфигурации пары Дарлингтона чистое усиление по току представляет собой произведение коэффициентов усиления по току двух транзисторов.

Общий коэффициент усиления по току (hFE total) = коэффициент усиления по току транзистора 1 (hFE t1) x коэффициент усиления по току транзистора 2 (hFE t2)

Следовательно, текущий коэффициент усиления BC547 составляет 800, а коэффициент усиления 2N3055 составляет от 20 до 70, поэтому в среднем принимаем 50. Тогда

Общий прирост тока (всего hFE) = 800 * 50 = 40,000

Этого достаточно, чтобы поднять токи в миллиампер до уровня в амперах.

Защита от короткого замыкания

Для защиты от короткого замыкания переключающий транзистор BC547 (на схемах обозначен как Q3) и сопротивление, обозначенное на схемах как R2, подключаются последовательно перед выходом схемы.

Тестирование и меры предосторожности —

При сборке схемы следует соблюдать следующие меры предосторожности —

• Номинальный ток трансформатора, мостового выпрямителя и транзистора должен быть больше или равен требуемому выходному току.Только тогда схема может обеспечить достаточный ток на выходе.

• Номинальное напряжение понижающего трансформатора должно быть больше максимального требуемого выходного напряжения. Это связано с тем, что в цепи происходит падение напряжения из-за некоторых резистивных потерь. Таким образом, входное напряжение от трансформатора должно быть на 2–3 В больше максимального выходного напряжения.

• Конденсатор C1 на выходе выпрямителя используется для подавления сетевых шумов и устранения пульсаций.

• Конденсатор C2 на выходных клеммах силовой цепи помогает справляться с быстрыми переходными процессами и шумом на выходной нагрузке.Величина этого конденсатора зависит от отклонения напряжения, колебаний тока и переходного времени отклика используемого конденсатора.

• Конденсаторы, используемые в цепи, должны иметь более высокое номинальное напряжение, чем входное напряжение. В противном случае конденсатор начнет пропускать ток из-за превышения напряжения на их пластинах и выйдет из строя.

• Используемые в цепи стабилитроны должны иметь номинальную мощность 1 Вт, в противном случае они будут повреждены из-за нагрева.

• По мере увеличения потребления тока на выходной нагрузке транзистор 2N3055 начинает нагреваться.Чтобы решить эту проблему, поперек него должен быть установлен надлежащий радиатор для отвода избыточного тепла. В противном случае транзистор может перегореть.

• Поскольку схема рассчитана на потребление максимального тока на выходе 2А, ​​предохранитель на 2А должен быть подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя. Этот предохранитель не позволит цепи потреблять ток более 2 А. При токе, потребляемом выше 2А, ​​предохранитель перегорает, отключая входное питание от цепи.

После того, как схема собрана, самое время ее протестировать.Подключите цепь к электросети и измените переменное сопротивление. Снимите показания напряжения и тока на выходной клемме силовой цепи с помощью мультиметра. Затем подключите фиксированные сопротивления в качестве нагрузки и снова проверьте показания напряжения и тока.

Во время тестирования без нагрузки выходное напряжение на регулируемом переменном сопротивлении изменялось на величину от 0,3 В до 30,3 В. Следовательно, при вычислении ошибки получается следующий процент ошибки —

% Ошибка = (Экспериментальное значение — Ожидаемое значение) * 100 / Ожидаемое значение

% Ошибка = (30.3–30) * 100/30

% Ошибка = 1%

Когда на выходе подключена нагрузка, максимальное напряжение считывается 30В. При нагрузке с сопротивлением 1 кОм выходное напряжение составляет 29,1 В, что соответствует падению напряжения 0,9 В. Выходной ток измеряется 29,1 мА, поэтому рассеиваемая мощность при нагрузке с сопротивлением 1 кОм выглядит следующим образом —

Pout = Iout * Iout * R

Pвых = 0,0291 * 0,0291 * 1000

Pout = 0,84 Вт

Если используемое сопротивление нагрузки 470 Ом, тогда напряжение 28.Измеренное значение 9 В показывает падение напряжения 1,1 В, а измеренный ток составляет 61,4 мА. Итак, рассеиваемая мощность при нагрузке 470 Ом составляет

.

Pout = Iout * Iout * R

Pвых = 0,0614 * 0,0614 * 470

Pout = 1,7 Вт

Эту схему можно использовать в качестве адаптера питания для поддержки широкого спектра электронных приложений, таких как радиовещание, цифровые камеры, принтеры, ноутбуки и другие портативные электронные устройства. Его также можно использовать в качестве регулируемого источника постоянного тока для электронных устройств.

Маленький разговор о будущих поставках —

В ближайшем будущем высоковольтный постоянный ток (HVDC) может стать более популярным средством передачи энергии, поскольку все больше внимания уделяется возобновляемым источникам энергии. HVDC обычно используется только для межгосударственной и подводной передачи электроэнергии. Это сделано для уменьшения потерь на индуктивность и емкость на больших расстояниях. Сопротивление, индуктивность и емкость провода практически невозможно изменить.Для передачи электроэнергии внутри страны в настоящее время предпочтительным методом является переменный ток. Переменный ток предпочтителен для передачи электроэнергии внутри страны, несмотря на потери из-за индуктивности и емкости, поскольку понижение напряжения переменного тока намного дешевле, чем понижение напряжения постоянного тока.

Напряжение переменного тока можно легко понизить с помощью трансформатора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *