БЛОК ПИТАНИЯ 24В
Недавно возникла необходимость получить напряжение примерно 24В при токе до 3А. Сначала решил собрать стабилизатор на транзисторах, но как оказалось этот вопрос можно решить ещё проще. В этом мне хорошо помогла микросхема LT1083 предназначенная для установки в стабилизаторы с низким падением напряжения для токов нагрузки вплоть до 7А.
Микросхемы LT1083, LT1084, LT1085 могут выпускаться в разных вариантах корпусов. Ниже приведена цоколёвка выводов для них.
Трансформатор для такого напряжения и тока, надо на мощность от 100 ватт. Например ТС-160 или из линейки ТАН/ТН. Питание на них подаётся с серединного отвода вторичной обмотки. Для защиты микросхемы LT1083 от бросков тока во время переходных процессов, используется диод IN4002. Точно установить напряжение выхода нужно подстроечным резистором, после чего заменить его на постоянный такого же номинала.
Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ 24В
Компактный регулируемый блок питания 24В 5А
Решил переделать свой лабораторный блок питания. Хоть он и надежный, но тяжелый и занимает много места. На рабочем столе всегда не хватает. Планируя перестановку. Решил повесить навесную полку и под ней полно места. Идея пришла быстро, делаю навесной лабораторный блок питания.
Понадобится
Корпусом у меня будет коробка от старого модема. В ней полно места, да и собирать буду на модулях.
Силовой частью служит модуль из Китая. На выходе модуля 24 вольта и обещают внушительный ток, как для габаритов модуля.
Регулировать выходное напряжение, буду при помощи готового модуля. Модуль довольно распространенный, информации о нем много, цена очень хорошая.
Вместо подстроечных резисторов установлю регулировочные, отечественные. Лучше конечно взять проволочные резисторы, но я применю, какие есть. Так же нужно подобрать ручки на них.
Сетевой тумблер у меня Т3, у меня их валом.
Клеммы нужны разного цвета, чтоб не перепутать при подключении устройств.
Вольтамперметр из Китая. Очень хорошо себя зарекомендовал. Габариты в самый раз.
Изготовление лабораторного блока из китайских модулей
На корпусе делаю разметку под элементы передней панели. Вырезаю. Пластик довольно мягкий, можно вырезать острым ножом.
Примеряю место под модули. Сверлю отверстия, и устанавливаю модули. Сетевой модуль устанавливаю на втулки. Втулки нарезал из силиконовой трубки. Выходные провода с сетевого модуля сразу прикрутил. Вынес провода под регулировочные резисторы. Схему нет смысла рисовать, все банально просто. С сетевого модуля, провода идут на регулировочный модуль. На клеммы провода идут через вольтамперметр.
Припаял провода к резисторам. Нашел ручки, разного цвета. На резистор регулировки тока идет 3 провода, на напряжение 2.
Сетевой провод запаял на тумблер. С тумблера провода идут на модуль. Очень удобное место было под тумблер.
Для питания вольтамперметра применил стабилизатор. Собран стабилизатор на TL431. Можно его не ставить, но решил перестраховаться. Можно питать и от 24 вольт. Стабилизатор можно рассчитать в интернете.
Для плавности регулировки, параллельно регулировочному резистору установил постоянный резистор на 27 кОм.
Подключил к регулировочному модулю входные и выходные провода. Стабилизатор для вольтамперметра тоже прикрутил к модулю. Стабилизатор залил термо клеем.
Закрываю. Включаю. Подключил на выход автомобильную лампу. Стабилизация работает отлично.
Лабораторный блок питания отлично вписался в мастерской. Не занимает место. Удобно пользоваться
Ссылки на модули:
Смотрите видео
Блок питания 1,5в, 3,3в, 5в, 12в, 24в, самому собрать из подручных деталей мощный блок. Схемы блоков питания. Сборка простого блока питания.
Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения.
Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории.
Блок питания 12в
Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений.
Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник …
Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания …
Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок ….
-Монтажная плата.
-Четыре диода 1N4001, или подобные. Мост диодный.
-Маломощный понижающий трансформатор на 220 в, вторичная обмотка должна иметь 14В — 35В переменного напряжения, с током нагрузки от 100 мА до 1А, в зависимости от того какую мощность необходимо получить на выходе.
-Электролитический конденсатор емкостью 1000мкФ — 4700мкФ.
-Конденсатор емкостью 1uF.
-Два конденсатора емкостью 100nF.
-Обрезки монтажного провода.
-Радиатор, при необходимости.
Если необходимо получить максимальную мощность от источника питания, для этого необходимо подготовить соответствующий трансформатор, диоды и радиатор для микросхемы.
Шаг 2: Инструменты ….
Для изготовления блока необходимы инструменты для монтажа:
-Паяльник или паяльная станция
-Монтажный пинцет
-Кусачки для зачистки проводов
-Устройство для отсоса припоя.
-Отвертка.
И другие инструменты, которые могут оказаться полезными.
Шаг 3: Схема и другие …
Для получения 5 вольтового стабилизированного питания, можно заменить стабилизатор LM7812 на LM7805.
Для увеличения нагрузочной способности более 0,5 ампер, понадобится радиатор для микросхемы, в противном случае он выйдет из строя от перегрева.
Однако, если необходимо получить несколько сотен миллиампер (менее, чем 500 мА) от источника, то можно обойтись без радиатора, нагрев будет незначительным.
Блок питания 12в 30а
Схема блока питания 12в 30А.
При применении одного стабилизатора 7812 в качестве регулятора напряжения и нескольких мощных транзисторов, данный блок питания способен обеспечить выходной ток нагрузки до 30 ампер.
Пожалуй, самой дорогой деталью этой схемы является силовой понижающий трансформатор. Напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть на несколько вольт больше, чем стабилизированное напряжение 12в, чтобы обеспечить работу микросхемы. Необходимо иметь в виду, что не стоит стремиться к большей разнице между входным и выходным значением напряжения, так как при таком токе теплоотводящий радиатор выходных транзисторов значительно увеличивается в размерах.
Шесть составных транзисторов Дарлингтона типа TIP2955 включенных параллельно, обеспечивают нагрузочный ток 30А (каждый транзистор рассчитан на ток 5А), такой большой ток требует и соответствующего размера радиатора, каждый транзистор пропускает через себя одну шестую часть тока нагрузки.
Проверка блока питания
При первом включении не рекомендуется подключать нагрузку. Проверяем работоспособность схемы: подсоединяем вольтметр к выходным клеммам и измеряем величину напряжения, оно должно составлять 12 вольт, или значение очень близко к нему. Далее подключаем нагрузочный резистор 100 Ом, мощностью рассеивания 3 Вт, или подобную нагрузку — типа лампы накаливания от автомобиля. При этом показание вольтметра не должно изменяться. Если на выходе отсутствует напряжение 12 вольт, отключите питание и проверьте правильность монтажа и исправность элементов.
Блок питания 3 — 24в
Схема блока питания выдает регулируемое напряжение в диапазоне от 3 до 25 вольт, при токе максимальной нагрузки до 2А, если уменьшить токоограничительный резистор 0,3 ом, ток может быть увеличен до 3 ампер и более.
Максимальное постоянное напряжение для питания ОУ 1458 и 1558 36 В и 44 В соответственно. Силовой трансформатор должен выдавать напряжение, как минимум на 4 вольт больше, чем стабилизированное выходное напряжение. Силовой трансформатор в схеме имеет на выходе напряжение 25.2 вольт переменного тока с отводом посредине. При переключении обмоток выходное напряжение уменьшается до 15 вольт.
Схема блока питания на 1,5 в
Схема блока питания для получения напряжения 1,5 вольта, используется понижающий трансформатор, мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром и микросхема LM317.
Схема регулируемого блока питания от 1,5 до 12,5 в
Схема блока питания с регулировкой выходного напряжения для получения напряжения от 1,5 вольта до 12,5 вольт, в качестве регулирующего элемента применяется микросхема LM317. Ее необходимо установить на радиатор, на изолирующей прокладке для исключения замыкания на корпус.
Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением
Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением напряжением 5 вольт или 12 вольт. В качестве активного элемента применяется микросхема LM 7805, LM7812 она устанавливается на радиатор для охлаждения нагрева корпуса. Выбор трансформатора приведен слева на табличке. По аналогии можно выполнить блок питания и на другие выходные напряжения.
Схема блока питания мощностью 20 Ватт с защитой
Схема предназначена для небольшого трансивера самодельного изготовления, автор DL6GL. При разработке блока ставилась задача иметь КПД не менее 50%, напряжение питания номинальное 13,8V, максимум 15V, на ток нагрузки 2,7а.
По какой схеме: импульсный источник питания или линейный?
Импульсные блоки питания получается малогабаритный и кпд хороший, но неизвестно как поведет себя в критической ситуации, броски выходного напряжения …
Несмотря на недостатки выбрана схема линейного регулирования: достаточно объемный трансформатор, не высокий КПД, необходимо охлаждение и пр.
Применены детали от самодельного блока питания 1980-х годов: радиатор с двумя 2N3055. Не хватало еще только µA723/LM723-регулятор напряжения и несколько мелких деталей.
Регулятор напряжения напряжения собран на микросхеме µA723/LM723 в стандартная включении. Выходные транзисторы Т2, Т3 типа 2N3055 для охлаждения устанавливаются на радиаторы. При помощи потенциометра R1 устанавливается выходное напряжение в пределах 12-15V. При помощи переменного резистора R2 устанавливается максимальное падение напряжение на резисторе R7, которое составляет 0,7В (между контактами 2 и 3 микросхемы).
Для блока питания применяется тороидальный трансформатор (может быть любой по вашему усмотрению).
На микросхеме MC3423 собрана схема срабатывающая при превышении напряжения (выбросах) на выходе блока питания, регулировкой R3 выставляется порог срабатывания напряжения на ножке 2 с делителя R3/R8/R9 (2,6V опорное напряжение), с выхода 8 подается напряжение открывающее тиристор BT145, вызывающее короткое замыкание приводящее к срабатыванию предохранителя 6,3а.
Для подготовки блока питания к эксплуатации (предохранитель 6,3а пока не участвует) выставить выходное напряжение например, 12.0В. Нагрузите блок нагрузкой, для этого можно подключить галогенную лампу 12В/20W. R2 настройте, что бы падение напряжение было 0,7В (ток должен быть в пределах 3,8А 0,7=0,185Ωх3,8).
Настраиваем срабатывание защиты от перенапряжения, для этого плавно выставляем выходное напряжение 16В и регулируем R3 на срабатывание защиты. Далее выставляем выходное напряжение в норму и устанавливаем предохранитель (до этого ставили перемычку).
Описанный блок питания можно реконструировать для более мощных нагрузок, для этого установите более мощный трансформатор, дополнительно транзисторы, элементы обвязки, выпрямитель по своему усмотрению.
Самодельный блок питания на 3.3v
Если необходим мощный блок питания, на 3,3 вольта, то его можно изготовить, переделав старый блок питания от пк или используя выше приведенные схемы. К примеру, в схема блока питания на 1,5 в заменить резистор 47 ом большего номинала, или поставить для удобства потенциометр, отрегулировав на нужное напряжение.
Трансформаторный блок питания на КТ808
У многих радиолюбителей остались старые советские радиодетали, которые валяются без дела, но которые можно с успехом применить и они верой и правдой вам долго будут служить, одна из известных схем UA1ZH, которая гуляет по просторам интернета. Много копий и стрел сломано на форумах при обсуждении, что лучше полевой транзистор или обычный кремниевый или германиевый, какую температуру нагрева кристалла они выдержат и кто из них надежнее?
У каждой стороны свои доводы, ну а вы можете достать детали и смастерить еще один несложный и надежный блок питания. Схема очень простая, защищена от перегрузки по току и при параллельном включении трех КТ808 может выдать ток 20А, у автора использовался такой блок при 7 параллельных транзисторов и отдавал в нагрузку 50А, при этом емкость конденсатора фильтра была 120 000 мкф, напряжение вторичной обмотки 19в. Необходимо учитывать, что контакты реле должны коммутировать такой большой ток.
При условии правильного монтажа, просадка выходного напряжения не превышает 0.1 вольта
Блок питания на 1000в, 2000в, 3000в
Если нам необходимо иметь источник постоянного напряжения на высокое напряжение для питания лампы выходного каскада передатчика, что для этого применить? В интернете имеется много различных схем блоков питания на 600в, 1000в, 2000в, 3000в.
Первое: на высокое напряжение используют схемы с трансформаторов как на одну фазу, так и на три фазы (если имеется в доме источник трехфазного напряжения).
Второе: для уменьшения габаритов и веса используют бестрансформаторную схему питания, непосредственно сеть 220 вольт с умножением напряжения. Самый большой недостаток этой схемы — отсутствует гальваническая развязка между сетью и нагрузкой, как выход подключают данный источник напряжения соблюдая фазу и ноль.
В схеме имеется повышающий анодный трансформатор Т1 (на нужную мощность, к примеру 2500 ВА, 2400В, ток 0,8 А ) и понижающий накальный трансформатор Т2 — ТН-46, ТН-36 и др. Для исключения бросков по току при включении и защите диодов при заряде конденсаторов, применяется включение через гасящие резисторы R21 и R22.
Диоды в высоковольтной цепи зашунтированы резисторами с целью равномерного распределения Uобр. Расчет номинала по формуле R(Ом)=PIVх500. С1-С20 для устранения белого шума и уменьшения импульсных перенапряжений. В качестве диодов можно использовать и мосты типа KBU-810 соединив их по указанной схеме и, соответственно, взяв нужное количество не забывая про шунтирование.
R23-R26 для разряда конденсаторов после отключения сети. Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных конденсаторах параллельно ставятся выравнивающие резисторы, которые рассчитываются из соотношения на каждые 1 вольт приходится 100 ом, но при высоком напряжении резисторы получаются достаточно большой мощности и здесь приходится лавировать, учитывая при этом, что напряжение холостого хода больше на 1,41.
Еще по теме
Трансформаторный блок питания 13,8 вольта 25 а для КВ трансивера своими руками.
Трансформаторный блок питания
Ремонт и доработка китайского блока питания для питания адаптера.
Доработка блока питания
Схемы блоков питания
Схемы. Самодельный блок питания на 1,5 вольта, 3 вольта, 5 вольт, 9 вольт, 12 вольт, 24 вольта. Стабилизатор 7812, 7805
Стабилизатор напряжения 24 В — типовая схемы
Рассмотрим работу стабилизатора на 24 вольта на примере источника питания увлажнителя воздуха для инкубатора. Его питание как раз и составляет эту величину. Схема повышающего стабилизатора изображена на рисунке. Главным ее элементом является микроконтроллер UС 3843. Эта схема была дана в документах на эту модель микросхемы.
Схема стабилизатора.
Особенности работы схемы
Интервал напряжений на входе находится в пределах 9,5-15 В. Мы заказали увлажнитель на расходуемый ток 0,5 А, поэтому номинальный ток потребления преобразователя выбирался в два раза выше, то есть, на 1 А.
Напряжение на выходе равняется 24 В. Вид снаружи этого устройства в сборе, изображен на фотографии, а на рисунке показана печатная плата.
Вместо мощного диода Шоттки использован диод сборки S 10С 40С. Можно использовать другие диоды серии Шоттки с током в прямом направлении не меньше 5 А, и напряжением в обратном направлении около 40 В. Вместо транзистора для переключений подходит любой полевой транзистор с видом канала «n», который рассчитан на 50 В напряжения сток – исток.
Оптимальным выбором будут транзисторы с минимальным сопротивлением канала в открытом виде. Подбирать необходимый полевой транзистор можно в любом интернет-магазине. В рассматриваемой схеме применен транзистор NDP 603 AL. Дроссель оснащен сердечником Ч22 с наружным диаметром чашек 22 мм. Сборка сердечника осуществляется с зазором 0,22 мм. Катушка дросселя имеет 18 витков обмоточного эмалированного провода с размером диаметра 1 мм.
Дроссель фиксируется к плате с помощью изоляционной шайбы. Вместо такого сердечника с чашками из феррита можно использовать желто-белое кольцо. Эти кольца используются в блоках питания компьютеров. При этом наружный диаметр кольца равняется 20,2 мм, а внутренний диаметр равен 12,6 мм. Его высота равна 6,35 мм. Число витков катушки – 33 штуки из этого же провода.
Допускается использовать кольцо с большим размером диаметра, снизив количество витков до 25. Диоды и транзисторы фиксируются сразу к корпусу прибора, в обязательном порядке через диэлектрические проставки. При такой мощности выхода преобразователя диод и транзистор с помощью импульсного режима могут функционировать и без радиатора охлаждения.
Но в аварийных случаях оптимальным решением будет в качестве отвода тепла использовать маленькие металлические пластины. Если правильно выполнить установку, и все детали будут исправными, то такой стабилизатор на 24 вольта начнет сразу работать.
Стабилизатор постоянного напряжения на 24 В
В широкой сфере радиоэлектронных приборов микросхема КР 142 ЕН 9Б в качестве стабилизатора с тремя выводами с постоянным напряжением 24 В может использоваться для подключения логических схем, а также измерительных приборов, аудиоустройств с качественным воспроизведением.
Наружные элементы могут применяться для ускорения процессов перехода. Конденсатор на входе нужен только в тех случаях, когда регулятор расположен на удалении не больше пяти сантиметров от конденсатора, выполняющего роль фильтра источника питания.
Основные технические параметры:
- Внутренний ограничитель тока замыкания.
- Защита транзистора на выходе.
- Внутренняя термическая защита.
- Нет необходимости в наружных элементах.
- Допускаемый ток выхода 1 ампер.
- Вход.
- Заземление.
- Выход.
Стабилизатор автомобильный на 24 В
Рассмотрим, одну простую электронную самоделку. Это будет стабилизатор 24 вольта. Но это не обычный стабилизатор, а надежный и мощный линейный прибор. Мы давно им пользуемся. Через эту схему в автомобиле подключен к питанию радар-детектор. Он оснащен внутренней стабилизацией. Однако иногда она подводит, и однажды детектор вышел из строя.
Мы не стали отдавать его в ремонт, а просто вытащили из него сгоревший стабилизатор и подключили от отдельного стабилизатора, сделанного своими руками. Уже около двух лет он работает исправно. Но сейчас снова понадобилась подобная схема. Только не для автомобиля, а для бытовых целей.
Необходимо подключить к питанию усилитель низкой частоты. Его питание напряжением составляет 24 вольта. Стабилизатор выполнен на базе микросхемы L 7824. Эта микросхема может обеспечить пропускание тока величиной 1,5 А. Однако при значительном токе она сильно нагревается, и снижает свою стабильность. Чтобы решить эту проблему и увеличить ток, с помощью которого будет стабилизация, разработана простейшая схема.
В этой схеме усиление будет происходить с помощью работы транзистора, подключенного по параллельной схеме. Схема простая и не нуждается в дорогостоящих дефицитных деталях. Она может быть выполнена навесным способом монтажа для проверки работы.
Радиатор охлаждения для такой схемы обязателен, так как вид схемы линейный, и на полупроводнике рассеивается значительная мощность. Линейность схемы является положительным моментом для усилителя, так как нет посторонних помех от шим-модулятора. Монтажная плата была вытравлена в растворе лимонной кислоты и перекиси водорода.
Снова блок питания, на этот раз 24 Вольта, 20 Ампер и 480 Ватт
По большому счету блоки питания друг от друга особо ничем не отличаются, но в этот раз все пошло по другому, отличалось многое, и об этом я и расскажу, выделяя ключевые моменты, думаю что это будет полезно.Постараюсь сделать обзор коротким, ну или по крайней мере не очень длинным 🙂
Отличия начались еще с упаковки. Для начала в коробке было специальное "окошко", через которое видно наклейку с наименованием БП, удобно.
Во вторую очередь оказалось, что БП запаян в пленку, что также раньше мне не встречалось.
Внешне блок питания практически не отличается от предыдущей модели мощностью 360 Ватт, те же размеры, такая же решетка вентилятора.
В своих обзорах я практически всегда показываю фото клеммника. Начал я так делать после комментария, где мне писали что бывают БП, где крышка не открывается полностью, и вот мне тоже попался такой блок. Позже выяснилось, что это можно исправить, но "из коробки" крышка полностью не открывалась, неудобно.
Маркировка клемм не в виде наклейки, а проштампована на крышке. Также сделана предупреждающая надпись около вентилятора.
Крышка довольно тонкая, в одном месте ее даже продавило.
Как водится, есть и резистор для подстройки выходного напряжения, а также светодиод индикации работы.
Блок питания промаркирован как S-480-24. Выходной ток 20 Ампер. Я наверное никогда не пойму, зачем БП маркируют как LED Power supply, при чем здесь светодиоды если Бп универсальный, видимо так они лучше продаются.
Присутствует предупреждающая наклейка, а также переключатель 110/220 Вольт.
Выпущен БП в конце 2016 года, можно сказать что свежий.
Когда я снял крышку, то на некоторое время даже завис 🙂 Ну наконец то что-то отличное от уже набивших оскомину классических БП на базе TL494. Внутри практически пусто, как говорится -это жжж.. неспроста.
Корпус также немного отличается, обычно крышка крепится на шести винтах, в данном случае два винта и пара выступов вверху.
Чтобы было лучше понятно разницу между "классическим" БП и этим, я сделал пару фото в сравнении с предыдущим БП 12 Вольт 360 Ватт.
Первым делом осмотр крепления силовых элементов. И хотя если транзисторы или диоды стоят парами, то 99% что проблем не будет, я все равно продолжаю осматривать крепеж.
Транзисторы и диоды прижаты планками к алюминиевому корпусу. Но теплораспределительных пластинок нет, т.е. силовые элементы просто прижаты к самому корпусу.
Замечаний нет, все ровно и аккуратно, даже накидали теплопроводящей пасты, сначала может показаться что ее уж слишком много, но на самом деле под элементами остался совсем тонкий слой.
Если внимательно посмотреть на второе фото, то можно заметить маркировку на печатной плате, судя по которой плата проектировалась для БП мощностью 360 Ватт.
Охлаждает начинку вентилятор диаметром 60мм. По ощущениям довольно производительный, впрочем об этом говорит и соотношение мощности к его размеру. Шумит не очень сильно, но заметно.
Первым же тестом идет измерение диапазона регулировки выходного напряжения.
1. Исходно БП был настроен на чуть большее чем 24 Вольта напряжение.
2. Минимально можно выставить около 14 Вольт, но работает БП в таком режиме нестабильно, пришлось переключить тестер в режим отображения минимальных и максимальных значений. Судя по всему БП в таком режиме недогружен, ШИМ контроллеру не хватает питания и он делает постоянный рестарт.
3. Стабильно БП начинает работать ближе к напряжению в 20 Вольт.
4. Максимально получилось выставить около 27 Вольт.
5. Выставляем штатные 24 Вольта и замечаем две вещи. Регулировка довольно грубая, непонятно зачем сделали регулировку аж от 14 Вольт, вполне могли урезать диапазон до 20-27, было бы более плавно.
6. Но проблема в другом, по мере прогрева выходное напряжение немного "плывет" вверх, это можно заметить по параметру МАХ и времени рядом.
Раз уж измерял напряжение, то попутно измерил емкость входных и выходных конденсаторов.
Входные имеют суммарную емкость в 313 мкФ, что маловато для мощности 480 Ватт, с выходными картина не лучше, около 7000мкФ, тоже хотелось бы больше. Но как я неоднократно указывал, у брендовых БП емкость выходных конденсаторов примерно такая же при подобных характеристиках БП.
Вот теперь можно спокойно разобрать и посмотреть, какие отличия нам приготовили китайские инженеры.
Первый "сюрприз" ждал меня практически сразу. Еще при разборке я обратил внимание, что мест для винтов крепления платы пять, а самих винтов всего четыре. Но отсутствовал не средний, как обычно, а угловой.
Забегая немного вперед, скажу, винт нашелся когда я случайно стукнул плату уже ближе к концу осмотра, предположительно он был под трансформатором. Непорядок.
На входе блока питания установлен фильтр от помех, поступающих со стороны блока питания в сеть. Фильтр набран в типичной для подобных БП конфигурации.
1. Перед фильтром установлен предохранитель и пара термисторов для ограничения пускового тока. Иногда меня спрашивают, а зачем отмечают в таких БП фазу и ноль. Дело в том, что в БП один предохранитель и стоит он обычно по линии фазы, соответственно при выходе БП из строя электроника не только обесточится, а и не будет под потенциалом фазы.
2. Дальше идет помехоподавляющий конденсатор и двухобмоточный дроссель, намотанный довольно толстым проводом.
3. Все помехоподавляющие конденсаторы, которые влияют на безопасность, применены правильного Y2 типа. В фильтре использован только один простой высоковольтный конденсатор, но его применение не снижает уровень безопасности.
4. Диодный мост набран из четырех диодов 1N5408, что на мой взгляд не очень хорошо при таких мощностях, спасает ситуацию только активное охлаждение. Зато рядом видно место под установку конденсатора. На это место можно установить конденсатор на напряжение 400-450 Вольт и он будет "помогать" уже установленным.
Необычно выглядят четыре фильтрующих конденсатора вместо привычных двух. На корпусе значок известной фирмы, но не обольщайтесь, это не фирменные конденсаторы. Внешне это заметно по кривизне термоусадки вверху корпуса.
Заявленная емкость фильтра 470мкф, включение 2S2P, реальная емкость 313мкФ, я не думаю что реальные фирменные конденсаторы имели бы такой разброс, да и сам габарит говорит за себя.
Что интересно, трансформатор применен примерно того же размера, что и в предыдущем БП 360 Ватт. Но работает обозреваемый БП на частоте в 2 раза больше, чем у предыдущего.
1. В этот раз применены полевые транзисторы, а не привычные по предыдущим обзорам, биполярные. Транзисторы IRFP460, но судя по внешнему виду транзисторы отличаются, что может говорить об их БУшности, потому как на нормальном производстве обычно транзисторы из одной партии, не говоря о внешнем виде.
2. Примерно та же картина и с выходными диодыми сборками. Обе имеют маркировку 43CTQ100, но при этом разные внешне.
3. Выходной дроссель намотан в четыре провода и имеет относительно небольшой размер, особенно в сравнении с предыдущими моделями БП, которые я обозревал.
4. Выходные конденсаторы неизвестного производителя, напряжение 35 Вольт, емкость 2200мкФ.
Выходной помехоподавляющий дроссель привычно отсутствует, да и вообще в мощных БП (по крайней мере китайских) попадается крайне редко.
Рядом с конденсаторами находится мощный резистор, "благодаря" которому при прогреве "уползает" выходное напряжение.
Обычно в обзорах я осматриваю печатную плату и чаще всего пишу — плата чистая, пайка аккуратная, но не в этом случае, здесь все наоборот.
Но кроме всего прочего меня удивила разводка печатной платы. Чаще всего рекомендуется размещать силовые узлы как можно ближе друг к другу. А если сказать точнее, то — связанные силовые узлы.
В данном случае мы видим кучу длинных дорожек идущих от силовых транзисторов к трансформатору, параллельно им идет дорожка питания, а также общий провод. На мой личный взгляд такое решение не очень правильно и чревато большими помехами в радиоэфире. Ситуацию спасает только полностью металлический корпус блока питания, который рекомендуется заземлить.
Выходная часть большей частью представляется из себя полностью залуженные полигоны, что правильно при таких токах.
Но если посмотреть чуть ниже, то мы увидим жменьку радиодеталей, это элементы цепи обратной связи, с другой стороны платы, сразу над ними, расположен нагрузочный резистор (нарисовал на фото), который ощутимо греется. Нагрев влияет на компоненты и напряжение "плывет", не помогают даже точные резисторы. В данном случае это не страшно, так как уход небольшой, но он есть. Перфекционисты могут просто поднять резистор над платой и попутно уменьшить нагрев стоящего рядом электролитического конденсатора.
А вот за резисторы под сетевым фильтром спасибо. Мало того что резисторы стоят как минимум парами, а в цепи питания ШИМ контроллера так вообще 4 штуки. Так еще и присутствуют резисторы до диодного моста и после. Первые разряжают входной помехоподавляющий конденсатор, вторые, конденсаторы фильтра питания.
БП собран на базе популярного ШИМ контроллера UC2845, потому получается, что БП однотактный. Еще одно важное отличие, так как предыдущие были на базе TL494. По сути оба ШИМ контроллера разработаны примерно в одно время, потому на данный момент являются самыми классическими среди применяемых в БП. Данная особенность является плюсом, так как такие БП проще в ремонте.
Не обошлось и без косяков. Вообще китайский БП и косяки, братья навек, меняется только уровень.
В данном случае сразу был обнаружен неприпаянный вывод снаббера одного из выходных диодов, не очень хорошо.
Кроме этого по всей плате видны мелкие шарики припоя, а также следы от пайки в ванне. Данные следы могут либо вообще не повлиять, либо просто выгореть при первом включении и также никак не повлиять, либо вывести БП из строя. Исправляеются недоработки очень просто, но технолог на производстве явно получает свою зарплату зря, если он там вообще есть.
Блок питания с такой схемотехникой я еще не обозревал, потому вдвойне было интересно начертить его схему. Если на фото кажется что деталей в нем совсем мало, то глядя на схему такое ощущение пропадает.
Дальше я разбил схему на условные узлы, цвета могут быть малоконтрастны, извините, выбор небольшой.
1. Красный — силовая высоковольтная (горячая) часть
2. Синий — выходная низковольтная (холодная) часть, узел обратной связи и схема питания вентилятора.
3. Зеленый — ШИМ контроллер и его штатная обвязка.
4. Оранжевый — предположительно узел плавного старта и защиты от КЗ на выходе.
5. Неизвестный мне цвет — диод около трансформатора, узел защиты от насыщения трансформатора.
Номиналы и позиционные обозначения в большинстве соответствуют реальности, но номиналы некоторых SMD конденсаторов указаны ориентировочно, так как я не выпаивал их из платы.
Данный БП построен по однотактной прямоходовой (Forward) схемотехнике, тогда как более распространенные маломощные однотактные БП строятся по однотактной обратноходовой (Flyback).
На блок схеме я выделил цветом узлы прямоходового преобразователя (справа), которых нет в схеме обратноходового (слева). В прямоходовом добавлен диодов, дроссель и одна из обмоток трансформатора включена в обратной полярности (это важно).
Кроме того есть еще одно отличие, в случае прямоходовой схемы у сердечника трансформатора не делают зазор, который обязателен в обратноходовой схеме.
Прямоходовая схемотехника (особенно однотактная) очень похожа на классический понижающий (stepdown) преобразователь.
В обоих схемах входной ключ "накачивает" выходной дроссель, а в паузе через диод отдает энергию в нагрузку. Только в случае прямоходомого БП в роли ключа выступает как сам транзистор, так и трансформатор и один из выходных диодов.
Покажу сходные узлы, они обозначены одним цветом для наглядности. Думаю что теперь понятно, почему выше я писал, что фильтрующего выходного дросселя в этом БП нет, потому как тот что установлен является накопительным. Закорачивать этот дроссель категорически нельзя.
Обычно прямоходовая схема используется при больших мощностях, а обратноходовая при малых. Обусловлено это тем, что у обратноходовой схемы трансформатор имеет зазор и размеры трансформатора начинают становиться существенными, кроме того контролировать выбросы труднее и схема может работать менее стабильно.
Но у прямоходовых мощных схем также хватает сложностей. В данном случае в схему добавлен дополнительный диод и обмотка трансформатора. Эта цепь необходима для защиты трансформатора от насыщения при нештатных ситуациях (например КЗ в нагрузке). В цветном варианте схемы этот узел отмечен "неизвестным цветом".
Цитата, описывающая этот узел, взята отсюда (внимание, возможна навязчивая реклама).
Данная схема имеет несколько существенных недостатков. Во-первых, работа с однополярными токами в обмотках трансформатора требует мер по снижению одностороннего намагничения сердечника. Во-вторых, при размыкании ключа энергия, накопленная в индуктивности намагничения трансформатора, не может «разрядиться» самостоятельно, поскольку все выводы трансформатора «повисают в воздухе». В этом случае возникает индуктивный выброс — повышение напряжения на силовых электродах ключевого транзистора, что может привести к его пробою. В-третьих, короткое замыкание выходных клемм преобразователя обязательно выведет силовую часть из строя, следовательно, требуются тщательные меры по защите от КЗ.
Недостаток, связанный с намагничением сердечника однополярными токами, присущ всем однотактным схемам, и с ним успешно бо-рятся введением немагнитного зазора. Для борьбы с перенапряжениями используется дополнительная обмотка, «разряжающая» индуктивный элемент в фазе холостого хода током г3, как показано на рисунке
Дабы не перегружать читателей ненужной информацией, завязываю с теорией и перехожу к практике, а точнее к тестам.
Тестовый стенд стандартен для моих обзоров и состоит из:
1. Электронная нагрузка
2. Мультиметр
3. Осциллограф
4. Тепловизор
5. Термометр
6. Ваттметр, обзора нет.
7. Ручка карандаш и бумажка. 
Уже на холостом ходу присутствуют небольшие пульсации, в данном случае некритичные.
Для теста использовалась комбинация из резисторов и электронной нагрузки.
1. Сначала было подключено два резистора, которые обеспечивали ток нагрузки около 4.8 Ампера, электронная нагрузка добавляла нагрузку до 5 Ампер.
Пульсации на мой взгляд великоваты для 25% нагрузки.
2. Та же пара резисторов с током 4.8 Ампера + 5.2 на электронной, в сумме 10 Ампер.
Пульсации более 100мВ, выходное напряжение немного поднялось, что хоть и является побочным эффектом, но в данном случае полезным.
1. Два резистора 4.8 Ампера + 10.2 на электронной, в сумме 15 Ампер.
Пульсации выросли, причем довольно существенно. На осциллографе выставлено 50мВ на клетку, щуп в положении 1:1, дальше можете посчитать сами.
Выходное напряжение еще немного поднялось.
2. В дополнение к двум нагрузочным резисторам добавил третий, в сумме получилось 7.2 Ампера + электронная 12.8, в сумме 20 Ампер ток нагрузки.
Пульсации еще выросли и стали очень ощутимыми, на установленном пределе измерения еле хватает экрана оциллографа.
Выходное напряжение также немного поднялось, но отмечу один момент. Выше я писал, что по мере прогрема напряжение растет, в процессе теста напряжение стояло жестко. Колебания если и были, то в пределах одного последнего знака. Т.е. подняли ток нагрузки, напряжение поднялось и не меняется до следующего шага теста, так что здесь плюс.
Измерение КПД стало уже неотъемлемой частью моих тестов БП, не обошел я вниманием и этот экземпляр, тем более что он имеет другую схемотехнику.
В итоге у меня вышло:
Вход — Выход — КПД.
7.1 — 0 — 0
144 — 120 — 83,3%
277 — 240 — 86,6%
414 — 360 — 86,9%
556 — 480 — 86,3%
На мой взгляд КПД находится на довольно приличном уровне, лучше чем у предыдущих БП, обзоры которых я делал.
Теперь по поводу температуры и ее распределения между элементами.
Больше всего нагревается входной диодный мост и трансформатор, но в обоих случаях температура находится далеко от критичной, потому я вполне могу сказать, что БП мог бы выдать и 550-600 Ватт. Особенно отмечу низкую температуру силовых транзисторов, они не прогревались выше 52 грудсов даже при максимальной мощности.
Тест проходил стандартно, 20 минут прогрев на 25% мощности, потом 20 минут на 50% и т.п. Общее время теста составило около полтора часа так как последний тест я решил немного продлить.
По большому счету не имело значения сколько бы я тестировал этот БП, так как термопрогрев у устройств с активным охлаждением наступает очень быстро и что через 20 минут, что через час, температура будет почти неизменной. У БП с пассивным охлаждением это время гораздо больше, потому я стараюсь тестировать их дольше.
Но не обошлось и без одной не очень приятной мелочи, свойственной блокам питания с активным охлаждением. Дело в том, что нормальная температура компонентов сохраняется в основном благодаря постоянному току воздуха внутри корпуса. Когда я снимал крышку для тестов, то отмечал быстрый рост температуры. К сожалению данная особенность свойственна всем БП имеющим активное охлаждение и при нагрузке выше 50% с остановленным вентилятором обычно заканчивается печально.
Чаще всего такое происходит из-за перегрева силового трансформатора. Я частенько отмечаю важность контроля температуры именно трансформатора, так при нагреве выше определенной температуры феррит теряет свои свойства.
Если объяснить "на пальцах", то происходит следующее:
Представьте себе насос (транзисторы инвертора), схему управления (ШИМ контроллер), баллон (трансформатор) и клапан (выходные диоды).
Насос качает воду (допустим) в баллон, потом пауза, выходной клапан сливает воду, потом цикл повторяется.
Чем больше нужна мощность, тем больше воды мы качаем в баллон. Но тут происходит перегрев, объем нашего баллона уменьшается раз в 5, но схема управления этого не знает и пытается качать как и раньше. Так как баллон стал меньше, то насос начинается работать с большой перегрузкой, а дальше два варианта, либо лопнет баллон, либо сгорит насос. Так как баллон очень крепкий, то выгорает насос, чаще всего унося с собой и схему управления и предохранитель.
Потому важно следить не за транзисторами, температура которых можно достигать и 150 градусов, а за трансформатором, у которого предел 110-120 градусов.
Блок питания не имеет контроля работы вентилятора и термозащиты, потому в случае его остановки (пыль, заклинивание), скорее всего сгорит. Такая ситуация с многими блока питания и потому важно следить за состоянием системы охлаждения.
На фото видно рост температуры трансформатора, где буквально за 20 секунд она поднимается с 92 градусов до 100 при снятой крышке. На самом деле температура изначально была ниже, просто она успела подрасти пока я открыл крышку и делал первое фото.
Зато в процессе теста нагрузочные резисторы грелись от души, температура около 250 градусов даже при обдуве, температура электронной нагрузки была существенно ниже, хотя на ней рассеивалось почти в 2 раза больше. Зато после последжних тестов у моей нагрузки в итоге подгорел один из термовыключателей и она норовила выключиться гораздо раньше чем достигала перегрева, никак не займусь новой версией.
Выводы.
Не буду расписывать преимущества и недостатки, а постараюсь дать выжимку из того, что я увидел.
Блок питания прошел тест под полной нагрузкой, нагрев был в пределах нормы и даже ниже ее, что дает возможность предположить нормальную работы и при заметно больших мощностях.
Но вот качество изготовления сильно хромает, также расстраивает заниженная емкость входных и низкое качество выходных конденсаторов. Данное устройство больше похоже на конструктор для сборки нормального БП, но укомплектованный абы как.
Получается что с одной стороны ругать не хочется, ведь БП работает, и работает нормально, с другой мелочи в виде капелек припоя, выпадающего винтика и т.п. требуют "доработки напильником".
Магазин дал купон для обзора — S480power, с ним цена выходит $22.99. На мой личный взгляд, даже с такими недоработками цена вполне адекватна, если не страшит перспектива проверки и доработки, то вполне нормально. Если хотите вариант купил и пользуйся, то лучше взять Менвелл, но цена будет выше. Купон будет действовать две недели.
На этом все, как обычно жду вопросов, а также комментариев. Ну а меня ждет блок питания мощностью 600 Ватт.
МИНИАТЮРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЯ 0.8-24В 3 А
МИНИАТЮРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЯ 0.8-24В 3 А
Схема
Шунт для амперметра от китайского вольтметра BT830 или BT890. Напряжение, пропорциональное току усиливается операционным усилителем на LM358 и далее поступает на АЦП7 контроллера Atmega8. Измеряемое напряжение через делитель поступает на другой вход АЦП6. В обоих каналах предусмотрена подстройка с помощью многооборных резисторов выводимой информации (подстройка тока и напряжения). Для повышения точности измерения тока до единиц миллиампер и напряжения до милливольт, применен оверсемплинг с фильтрацией напряжения от случайных помех (всего 64 замера приблизительно через 1 миллисекунду, сортируются пузырьковым методом и суммируются 16 средних значений, а делятся только на четыре). Затем уже отфильтрованная с дополнительными двумя разрядами величина поступает на фильтр Кальмана. Такая двойная фильтрация позволяет измерять даже импульсное напряжение, при этом показания стабильны и не «прыгают». Вольтметр имеет два автоматических режима измерения 0,00…9,99В и 10,0…30,0В, амперметр имеет один режим измерения 0,00…3,00А. Индикаторы работают в прерывании микроконтроллера TIMER0 и мерцания вообще не заметно. В момент каждого прерывания подсвечивается только один разряд и продолжает подсвечивать это знакоместо до следующего прерывания. Можно сделать, что будут подсвечиваться парно первый разряд первого и второго индикатора, затем второй LCD1 и LCD2 и т.д., но тогда нужно отказаться от двух пределов измерения вольтметра, так как запятые будут синхронны для обоих индикаторов. Программа с оптимизацией по скорости занимает в памяти микроконтроллера всего чуть более 28%. Возможно добавить звуковую или светодиодную сигнализацию при превышении мощности и тока. У контроллера остались свободные ноги, возможно измерять температуру внутри корпуса и при превышении определенного порога отключать DC-DC преобразователь.
Типовая схема электронного трансформатора
Переделка схемы занимает немного времени. Увеличиваем количество витков на вторичной обмотке трансформатора Т2. Можно простым продеванием провода ПЭД 0.8-1.2 около 40 витков. Включаем трансформатор с нагруженной лампой на 24В и замеряем напряжение, оно должно быть порядка 20 вольт или сматываем вторичку, считая витки, и наматываем новый провод (количество витков должно быть в два раза больше деленное на 1.2). На плате выпаиваются концы обмотки обратной связи и вместо нее устанавливается перемычка, прямо на плате. Затем на трансформаторе Т1 многожильным проводом делается 1 виток простым продеванием, затем не разрезая провод делаем 1-2 витка на Т2 и в разрыв концов впаиваем резистор 5-10 Ом 1 Вт. Затем подпаиваем электролитический конденсатор 47-100 мкФ на 400В к выходу диодного моста, где обозначены + и -. Желательно также транзисторы 13003 поменять на 13007, 13009. Можно на транзисторы закрепить небольшие пластинчатые изоляторы из алюминия на каждый транзистор или общий через изолирующие прокладки. Достоинством этого импульсного блока питания является то, что он не боится кратковременных коротких замыканий на выходе и малые размеры. На этом переделка электронного трансформатора закончена и можно переходить к следующему этапу.
Внешний вид, переделанного электронного трансформатора
Готовый импульсный понижающий преобразователь напряжения на MP1584
Схема регулятора напряжения на плате с готовым модулем на MP1584
Готовая плата с модулем на MP1584
Модуль подвергается небольшой переделке. Выпаивается подстроечный резистор и вместо его впаивается переменный резистор на 200 кОм. Если не предполагается изготавливать плату под этот модуль, можно поступить проще. Прямо на готовую плату с МР1584 к средним выводам Vin-, Vin+ и Vout-, Vout+ подпаять конденсаторы на 33-330 мкФ 50-68В.
Готовый импульсный преобразователь на LM2596
Здесь тоже нужна небольшая переделка. Выпаивается подстроечный резистор, на плате его уже нет (слева, внизу три контактные площадки) и вместо его впаивается переменный резистор того же номинала. Обычно 10 кОм.
Схема самодельного регулятора напряжения на LM2576
Печатная плата самодельного регулятора напряжения на LM2576
3D вид печатной платы регулятора на LM2576
(плата в этот раз не изготавливалась, в связи с отсутствием LM2576, в наличии только LM2575, но они слабее)
Контроллер прошивался самодельным программатором AVRISP.
Перед этим необходимо сделать самодельный переходник. Берем разъем ВН-10 вилку и подпаиваем проводки к VCC, GND, MISO, MOSI, SCK.
Устройство во время отладки и прошивки.
Припаяны провода от самодельного переходника ISP разъема.
Контроллер прошивается в среде CodeVisionAVR.
Фьюзы выставляются согласно рисунку. Возможно использовать WinAVR, выставив внутренний генератор 8 мГц. Остальное как есть.
Или в любой программе для прошивки (AVRDude), выставив фьюзы,
согласно этому рисунку.
Для наладки подключаем к выходу блока питания резистор, например 10 Ом 10 Ватт 1% и мультиметр в режиме измерения напряжения, предел 20В. Выставляем напряжение 1В и подстроечным резистором RV4 добиваемся показаний 1.00 В. Затем резистором RV3 устанавливаем показания 0.10А. Проверяем для других напряжений 5В — 0,5А, 10В — 1А. Такой калибровки для указателя напряжения и тока для блока питания достаточно. Далее проверять не следует, задымится резистор нагрузки. У меня подключен 5.6 Ом 5% 7Вт.
В ходе экспериментов, я заменил преобразователь на LM2576 преобразователем на МР1584, не посмотрев, что на нем не распаяны электролиты. Показания слегка стали подергиваться и я сразу схватился за усовершенствование программы. Сделал побольше временные задержки перед замерами и уменьшил коэффициент в фильтре Кальмана. При этом на изменения напряжения блока, показания реагировали лениво, несколько секунд, но замирали и стояли, как вкопанные и соответствовали показаниям мультиметра. Только после этого я догадался взглянуть осциллографом на выходе блока (параллельно нагрузке) и ужаснулся. На выходе была сплошная переменка. Электронный трансформатор лупил на 50 кГц и я видел удвоенную частоту в 100 кГц. После подпаивания сглаживающих конденсаторов, все встало на свои места и я вернул в программе прежние величины, откомпилировал и прошил заново. Все перечисленные выше модули я покупал на EBay да и остальные радиодетали тоже. Обычно заказываю десятками, для меня такого количества достаточно и выходит дешевле. Например, готовый модуль MP1585 обошелся мне около 4$ за десяток. LM2576 вообще копеечные, но лучше заказывать LM2596, т.к. у последних выше частота преобразования и потребуется дроссель меньшей индуктивности. SMD резисторы и конденсаторы нужно брать упаковками по 500-1000 штук разных номиналов.
Литература:
Блок питания на стабилитроне и транзисторе своими руками
Рассмотренный далее стабилизированный блок питания является одним из первых устройств, которые собираются начинающими радиолюбителями. Это очень простой, но весьма полезный прибор. Для его сборки не нужны дорогостоящие компоненты, которые достаточно легко подобрать новичку в зависимости от требуемых характеристик блока питания.Материал будет также полезен тем, кто желает более детально разобраться в назначении и расчете простейших радиодеталей. В том числе, вы подробно узнаете о таких компонентах блока питания, как:
- силовой трансформатор;
- диодный мост;
- сглаживающий конденсатор;
- стабилитрон;
- резистор для стабилитрона;
- транзистор;
- нагрузочный резистор;
- светодиод и резистор для него.
Также в статье детально рассказано, как подобрать радиодетали для своего блока питания и что делать, если нет нужного номинала. Наглядно будет показана разработка печатной платы и раскрыты нюансы этой операции. Несколько слов сказано конкретно о проверке радиодеталей перед пайкой, а также о сборке устройства и его тестировании.
Типовая схема стабилизированного блока питания
Всевозможных схем блоков питания со стабилизацией напряжения существует сегодня очень много. Но одна из самых простых конфигураций, с которой и стоит начинать новичку, построена всего на двух ключевых компонентах – стабилитроне и мощном транзисторе. Естественно, в схеме присутствуют и другие детали, но они вспомогательные.
Схемы в радиоэлектронике принято разбирать в том направлении, в котором по ним протекает ток. В блоке питания со стабилизацией напряжения все начинается с трансформатора (TR1). Он выполняет сразу несколько функций. Во-первых, трансформатор понижает сетевое напряжение. Во-вторых, обеспечивает работу схемы. В-третьих, питает то устройство, которое подключено к блоку.
Диодный мост (BR1) – предназначен для выпрямления пониженного сетевого напряжения. Если говорить другими словами, то в него заходит переменное напряжение, а на выходе получается уже постоянное. Без диодного моста не будет работать ни сам блок питания, ни устройства, которые будут к нему подключаться.
Сглаживающий электролитический конденсатор (C1) нужен для того, чтобы убирать пульсации, присутствующие в бытовой сети. На практике они создают помехи, которые отрицательно сказываются на работе электроприборов. Если для примера взять усилитель звука, запитанный от блока питания без сглаживающего конденсатора, то эти самые пульсации будут отчетливо слышны в колонках в виде постороннего шума. В других приборах помехи могут привести к некорректной работе, сбоям и прочим проблемам.
Стабилитрон (D1) – это компонент блока питания, который стабилизирует уровень напряжения. Дело в том, что трансформатор будет выдавать желаемые 12 В (например) только тогда, когда в сетевой розетке будет ровно 230 В. Однако на практике таких условий не бывает. Напряжение может как просаживаться, так и повышаться. То же самое трансформатор будет давать и на выходе. Благодаря своим свойствам стабилитрон выравнивает пониженное напряжение независимо от скачков в сети. Для корректной работы этого компонента нужен токоограничивающий резистор (R1). О нем более детально сказано ниже.
Транзистор (Q1) – нужен для усиления тока. Дело в том, что стабилитрон не способен пропускать через себя весь потребляемый прибором ток. Более того, корректно он будет работать только в определенном диапазоне, например, от 5 до 20 мА. Для питания каких-либо приборов этого откровенно мало. С данной проблемой и справляется мощный транзистор, открывание и закрывание которого управляется стабилитроном.
Сглаживающий конденсатор (C2) – предназначен для того же, что и вышеописанный C1. В типовых схемах стабилизированных блоков питания присутствует также нагрузочный резистор (R2). Он нужен для того, чтобы схема сохраняла работоспособность тогда, когда к выходным клеммам ничего не подключено.
В подобных схемах могут присутствовать и другие компоненты. Это и предохранитель, который ставится перед трансформатором, и светодиод, сигнализирующий о включении блока, и дополнительные сглаживающие конденсаторы, и еще один усиливающий транзистор, и выключатель. Все они усложняют схему, однако, повышают функциональность устройства.
Расчет и подбор радиокомпонентов для простейшего блока питания
Трансформатор подбирается по двум основным критериям – напряжению вторичной обмотки и по мощности. Есть и другие параметры, но в рамках материала они не особо важны. Если вам нужен блок питания, скажем, на 12 В, то трансформатор нужно подбирать такой, чтобы с его вторичной обмотки можно было снять чуть больше. С мощностью все то же самое – берем с небольшим запасом.
Основной параметр диодного моста – это максимальный ток, который он способен пропускать. На эту характеристику и стоит ориентироваться в первую очередь. Рассмотрим примеры. Блок будет использоваться для питания прибора, потребляющего ток 1 А. Это значит, что диодный мост нужно брать примерно на 1,5 А. Допустим, вы планируете питать какой-либо 12-вольтовый прибор мощностью 30 Вт. Это значит, что потребляемый ток будет около 2,5 А. Соответственно, диодный мост должен быть, как минимум, на 3 А. Другими его характеристиками (максимальное напряжение и прочее) в рамках такой простой схемы можно пренебрегать.
Дополнительно стоит сказать, что диодный мост можно не брать уже готовый, а собрать его из четырех диодов. В таком случае каждый из них должен быть рассчитан на ток, проходящий по схеме.
Для расчета емкости сглаживающего конденсатора применяются достаточно сложные формулы, которые в данном случае ни к чему. Обычно берется емкость 1000-2200 мкФ, и этого для простого блока питания будет вполне достаточно. Можно взять конденсатор и побольше, но это существенно удорожит изделие. Другой важный параметр – максимальное напряжение. По нему конденсатор подбирается в зависимости от того, какое напряжение будет присутствовать в схеме.
Здесь стоит учитывать, что на отрезке между диодным мостом и стабилитроном после включения сглаживающего конденсатора напряжение будет примерно на 30% выше, чем на выводах трансформатора. То есть, если вы делаете блок питания на 12 В, а трансформатор выдает с запасом 15 В, то на данном участке из-за работы сглаживающего конденсатора будет примерно 19,5 В. Соответственно, он должен быть рассчитан на это напряжение (ближайший стандартный номинал 25 В).
Второй сглаживающий конденсатор в схеме (C2) обычно берется небольшой емкости – от 100 до 470 мкФ. Напряжение на этом участке схемы будет уже стабилизированным, например, до уровня 12 В. Соответственно, конденсатор должен быть рассчитан на это (ближайший стандартный номинал 16 В).
А что делать, если конденсаторов нужных номиналов нет в наличии, и в магазин идти неохота (или банально нет желания их покупать)? В таком случае вполне возможно воспользоваться параллельным подключением нескольких конденсаторов меньшей емкости. При этом стоит учесть, что максимальное рабочее напряжение при таком подсоединении суммироваться не будет!
Стабилитрон подбирается в зависимости от того, какое напряжение нам нужно получить на выходе блока питания. Если подходящего номинала нет, то можно соединить несколько штук последовательно. Стабилизируемое напряжение, при этом, будет суммироваться. Для примера возьмем ситуацию, когда нам надо получить 12 В, а в наличии есть только два стабилитрона на 6 В. Соединив их последовательно мы и получим желаемое напряжение. Стоит отметить, что для получения усредненного номинала параллельное подключение двух стабилитронов не сработает.
Максимально точно подобрать токоограничивающий резистор для стабилитрона можно только экспериментально. Для этого в уже рабочую схему (например, на макетной плате) включается резистор номиналом примерно 1 кОм, а между ним и стабилитроном в разрыв цепи ставится амперметр и переменный резистор. После включения схемы нужно вращать ручку переменного резистора до тех пор, пока через участок цепи не потечет требуемый номинальный ток стабилизации (указывается в характеристиках стабилитрона).
Усиливающий транзистор подбирается по двум основным критериям. Во-первых, для рассматриваемой схемы он обязательно должен быть n-p-n структуры. Во-вторых, в характеристиках имеющегося транзистора нужно посмотреть на максимальный ток коллектора. Он должен быть немного больше, чем максимальный ток, на который будет рассчитан собираемый блок питания.
Нагрузочный резистор в типовых схемах берется номиналом от 1 кОм до 10 кОм. Меньшее сопротивление брать не стоит, так как в случае, когда блок питания не будет нагружен, через этот резистор потечет слишком большой ток, и он сгорит.
Разработка и изготовление печатной платы
Теперь вкратце рассмотрим наглядный пример разработки и сборки стабилизированного блока питания своими руками. В первую очередь, необходимо найти все присутствующие в схеме компоненты. Если нет конденсаторов, резисторов или стабилитронов нужных номиналов – выходим из ситуации вышеописанными путями.
Далее нужно будет спроектировать и изготовить печатную плату для нашего прибора. Начинающим лучше всего использовать для этого простое и, самое главное, бесплатное программное обеспечение, например, Sprint Layout.
Размещаем на виртуальной плате все компоненты согласно выбранной схемы. Оптимизируем их расположение, корректируем в зависимости от того, какие конкретно детали есть в наличии. На этом этапе рекомендуется перепроверять реальные размеры компонентов и сравнивать их с добавляемыми в разрабатываемую схему. Особое внимание обратите на полярность электролитических конденсаторов, расположение выводов транзистора, стабилитрона и диодного моста.
Если вы заходите добавить в блок питания сигнальный светодиод, то его можно будет включить в схему как до стабилитрона, так и после (предпочтительнее). Чтобы подобрать для него токоограничивающий резистор, необходимо выполнить следующий расчет. Из напряжения участка цепи вычитаем падение напряжения на светодиоде и делим результат на номинальный ток его питания. Пример. На участке, к которому мы планируем подключать сигнальный светодиод, имеется стабилизированные 12 В. Падение напряжения у стандартных светодиодов около 3 В, а номинальный ток питания 20 мА (0,02 А). Получаем, что сопротивление токоограничивающего резистора R=450 Ом.
Проверка компонентов и сборка блока питания
После разработки платы в программе переносим ее на стеклотекстолит, травим, лудим дорожки и удаляем излишки флюса.
После этого выполняем установку радиокомпонентов. Здесь стоит сказать, что не лишним будет сразу же перепроверить их работоспособность, особенно, если они не новые. Как и что проверять?
Обмотки трансформатора проверяются омметром. Где сопротивление больше – там первичная обмотка. Далее его нужно включить в сеть и убедиться, что он выдает требуемое пониженное напряжение. При его измерении соблюдайте предельную осторожность. Также учтите, что напряжение на выходе переменное, потому на вольтметре включается соответствующий режим.
Резисторы проверяются омметром. Стабилитрон должен «звониться» только в одном направлении. Диодный мост проверяем по схеме. Встроенные в него диоды должны проводить ток только в одном направлении. Для проверки конденсаторов потребуется специальный прибор для измерения электрической емкости. В транзисторе n-p-n структуры ток должен протекать от базы к эмиттеру и к коллектору. В остальных направлениях он протекать не должен.
Начинать сборку лучше всего с мелких деталей – резисторов, стабилитрона, светодиода. Затем впаиваются конденсаторы, диодный мост.
Особое внимание обращайте на процесс установки мощного транзистора. Если перепутать его выводы – схема не заработает. Кроме того, этот компонент будет достаточно сильно греется под нагрузкой, потому его необходимо устанавливать на радиатор.
Последним устанавливается самая большая деталь – трансформатор. Далее к выводам его первичной обмотки припаивается сетевая вилка с проводом. На выходе блока питания тоже предусматриваются провода.
Осталось только хорошенько перепроверить правильность установки всех компонентов, смыть остатки флюса и включить блок питания в сеть. Если все сделано правильно, то светодиод будет светиться, а на выходе мультиметр покажет желаемое напряжение.