Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

В статье рассказано о маломощном блоке питания с импульсным стабилизатором напряжения на специализированной микросхеме МС34063. В сравнении с линейными стабилизаторами импульсные обладают большим КПД, меньшими массой и габаритными размерами, но вместе с этим имеют и некоторые недостатки, один из основных – повышенный уровень пульсаций выходного напряжения.

Предлагаемый блок питания можно использовать для питания различных бытовых устройств многофункциональных телефонных аппаратов, игровых приставок, плейеров, квартирных звонков и т. д., где использование импульсного стабилизатора сделает сетевой блок питания не только более экономичным, но и значительно облегчит его температурный режим.

Он обеспечивает выходное напряжение 3,3…9 В при токе до 0,5 А. Амплитуда пульсаций выходного напряжения не превышает 30 мВ при максимальном токе нагрузки. Импульсный стабилизатор блока питания имеет защиту от перегрузки по току и от появления на выходе повышенного напряжения.

Этот стабилизатор может быть использован как при конструировании новых источников питания, так и для замены линейных стабилизаторов в ранее изготовленных, например, с применением популярных в прошлом трансформаторов ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2 от лампово-полупроводниковых телевизоров.

Во вновь изготавливаемых блоках питания использование импульсного стабилизатора напряжения позволит применить понижающий трансформатор с меньшими мощностью и габаритными размерами. Схема блока питания показана на рис.1.

Напряжение сети через плавкую вставку FU2 и кнопочный выключатель SB1 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. Снимаемое с его вторичной обмотки напряжение переменного тока через самовосстанавливающийся предохранитель FU1 поступает на мостовой диодный выпрямитель VD1. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор СЗ.

Конденсаторы С1, С2, С4-С6 подавляют импульсные помехи, поступающие из сети, и предотвращают проникновение таких помех в сеть от импульсного стабилизатора. Он выполнен на специализированной интегральной микросхеме МС34063АР, которая включена по стандартной схеме понижающего стабилизированного преобразователя напряжения.

Эта микросхема работоспособна при входном напряжении до 40 В и максимальном токе выходного транзистора до 1,5 А. При этом собственный потребляемый ток составляет 4…8 мА. Микросхема содержит узел защиты от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Резистор R1 выполняет функции датчика тока для этого узла.

Частоту преобразования задают конденсатором С7. Выходное напряжение зависит от соотношения сопротивлений резисторов R4 и последовательно соединенных резисторов R2, R3 и его можно изменять в пределах 3,3…9 переменным резистором R2.

Дроссель L1 – накопительный, двухзвенный фильтр низких частот на дросселях L2, L3 и конденсаторах С8-С13 сглаживают пульсации выходного напряжения. Светодиод HL1 сигнализирует о его наличии. Стабилитрон VD3 (напряжение стабилизации 11 В) защищает нагрузку от повреждения высоким напряжением при неисправности стабилизатора.

При превышении выходным напряжением 11 В ток через стабилитрон резко возрастает и самовосстанавливающийся предохранитель FU1 скачкообразно переходит в состояние высокого сопротивления и ограничивает протекающий ток.

Все детали, кроме трансформатора Т1, держателя плавкой вставки FU2 и выключателя SB1, размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис.2.

Если вы модернизируете готовый блок питания, то, возможно, подойдет уже используемый сетевой понижающий трансформатор, необходимо только, чтобы он обеспечивал напряжение на вторичной обмотке 12…20 В и выходную мощность 8…10 Вт.

Постоянные резисторы – С1-14, С2-23, С1-4, МЛТ, МОН, переменный – СПЗ-9, подойдут СП4-1, ППБ-1А. Применять переменные резисторы серии СП-1 нежелательно из-за невысокой надежности. Оксидные конденсаторы – К50-35 или импортные аналоги, остальные – керамические К10-17, КМ-5. Самовосстанавливающийся предохранитель FU1 – MF-R050, LP60-050.

Диодный мост D3SBA10 можно заменить на любой из КЦ422, DB101 – DB107, RB151-RB157 или на четыре диода, например, 1N4001-1N4007. Диод 1N5819 заменим диодами 1N5817, 1N5818, четырьмя такими диодами можно заменить диодный мост, при этом экономичность блока питания повысится. Взамен стабилитрона 1N5348 подойдут защитные диоды 1,5КЕ10, 1,5КЕ11.

Светодиод может быть любого цвета свечения (немигающий) серий КИПД21, КИПД40, L-53.

Все дроссели намотаны проводом ПЭВ-2 0,56, L1, L2 содержат по 40 витков провода на магнитопроводе типоразмера К17,5×8,2×5 мм из феррита 2000НМ. Перед намоткой магнитопроводы обматывают лакотканью или в три слоя липкой лентой (скотчем).

Дроссель L3 содержит 6 витков сложенного вдвое провода, намотанного на магнитопроводе диаметром 10 мм и длиной 11 мм из феррита 600НН или 400НН (от магнитной антенны переносного радиоприемника).

Если микросхема DA1 будет значительно разогреваться, то для облегчения ее теплового режима работы и, следовательно, повышения надежности устройства в целом желательно приклеить небольшой теплоотвод из медной или латунной пластины размерами 60×4,5×0,5 мм.

Ее изгибают буквой “П” и приклеивают к нижней части корпуса микросхемы клеем АлСил-5 или “Радиал”. Склеиваемые поверхности предварительно подготавливают в соответствии с инструкцией по применению клея.

При входном напряжении преобразователя 12 В, выходном напряжении 5 и выходном токе 0,5 А потребляемый от выпрямителя ток не превышает 0,27 А. Это подтверждает, что КПД импульсного стабилизатора выше аналогичного на микросхеме КР142ЕН5А.

Если необходим источник питания с фиксированным выходным напряжением, переменный резистор на плате заменяют проволочной перемычкой, а требуемое сопротивление резистора R3 находят из выражения Uвых = 1,25(1+R4/R3).

При этом стабилитрон (или защитный диод) следует установить с напряжением стабилизации на 1…2 В больше выходного напряжения.

Радио №10, 2008г.

Список радиоэлементов

Скачать список элементов (PDF)

Регулируемый блок питания своими руками

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

Мастер, описание устройства которого в первой части, задавшись целью сделать блок питания с регулировкой, не стал усложнять себе дело и просто использовал платы, которые лежали без дела.

Второй вариант предполагает использование еще более распространенного материала — к обычному блоку была добавлена регулировка, пожалуй, это очень многообещающее по простоте решение при том, что нужные характеристики не будут потеряны и реализовать задумку можно своими руками даже не самому опытному радиолюбителю.

В бонус еще два варианта совсем простых схем со всеми подробными объяснениями для начинающих. Итак, на ваш выбор 4 способа.

Блок питания из старой платы компьютера

Stalevik

Расскажем, как сделать регулируемый блок питания из ненужной платы компьютера. Мастер взял плату компьютера и выпилил блок, питающий оперативку.
Так он выглядит.

Определимся, какие детали нужно взять, какие нет, чтобы отрезать то, что нужно, чтобы на плате были все компоненты блока питания.

Обычно импульсный блок для подачи тока на компьютер состоит из микросхемы, шим контроллера, ключевых транзисторов, выходного дросселя и выходного конденсатора, входного конденсатора. На плате еще и зачем-то присутствует входной дроссель.

Его тоже оставил. Ключевые транзисторы — может быть два, три. Есть посадочное место по 3 транзистор, но в схеме не используется.

Сама микросхема шим контроллера может выглядеть так. Вот она под лупой.

Может выглядеть как квадратик с маленькими выводами со всех сторон. Это типичный шим контроллер на плате ноутбука.

Так выглядит блок питания импульсный на видеокарте.

Точно также выглядит блок питания для процессора. Видим шим контроллер и несколько каналов питания процессора. 3 транзистора в данном случае. Дроссель и конденсатор. Это один канал.

Три транзистора, дроссель, конденсатор — второй канал. 3 канал. И еще два канала для других целей.

Вы знаете как выглядит шим-контроллер, смотрите под лупой его маркировку, ищите в интернете datasheet, скачиваете pdf файл и смотрите схему, чтобы ничего не напутать.

На схеме видим шим-контроллер, но по краям обозначены, пронумерованы выводы.

Обозначаются транзисторы. Это дроссель. Это конденсатор выходной и конденсатор входной. Входное напряжение в диапазоне от 1,5 до 19 вольт, но напряжение питание шим-контроллера должно быть от 5 вольт до 12 вольт.

То есть может получиться, что потребуется отдельный источник питания для питания шим-контроллера. Вся обвязка, резисторы и конденсаторы, не пугайтесь. Это не нужно знать. Всё есть на плате, вы не собираете шим-контроллер, а используете готовый.

Нужно знать только 2 резистора — они задают выходное напряжение.

Резисторный делитель. Вся его суть в том, чтобы сигнал с выхода уменьшить примерно до 1 вольта и подать на вход шим-контроллера фидбэк — обратная связь. Если вкратце, то изменяя номинал резисторов, можем регулировать выходное напряжение. В показанном случае вместо резистора фидбэк мастер поставил подстроечный резистор на 10 килоом.

Этого оказалось достаточным, чтобы регулировать выходное напряжение от 1 вольта до примерно 12 вольт. К сожалению, не на всех шим-контроллерах это возможно. Например, на шим контроллерах процессоров и видеокарт, чтобы была возможность настраивать напряжение, возможность разгона, выходное напряжение сдается программно по несколькоканальной шине.

Менять выходное напряжение такого шим контроллера можно разве только перемычками.

Итак, зная как выглядит шим-контроллер, элементы, которые нужны, уже можем выпиливать блок питания. Но делать это нужно аккуратно, так как вокруг шим-контроллера есть дорожки, которые могут понадобиться. Например, можно видеть — дорожка идёт от базы транзистора к шим контроллеру. Её сложно было сохранить, пришлось аккуратно выпиливать плату.

Используя тестер в режиме прозвонки и ориентируясь на схему, припаял провода. Также пользуясь тестером, нашел 6 вывод шим-контроллера и от него прозвонил резисторы обратной связи.

Резистор находился рфб, его выпаял и вместо него от выхода припаял подстроечный резистор на 10 килоом, чтобы регулировать выходное напряжение, также путем про звонки выяснил, что питание шим-контроллера напрямую связано со входной линией питания.

Это значит, что не получиться подавать на вход больше 12 вольт, чтобы не сжечь шим-контроллер.

Посмотрим, как блок питания выглядит в работе

Припаял штекер для входного напряжения, индикатор напряжения и выходные провода. Подключаем внешнее питание 12 вольт. Загорается индикатор. Уже был настроен на напряжение 9,2 вольта. Попробуем регулировать блок питания отверткой.

Пришло время заценить, на что способен блок питания. Взял деревянный брусок и самодельный проволочный резистор из нихромовой проволоки. Его сопротивление низкое и вместе с щупами тестера составляет 1,7 Ом.

Включаем мультиметр в режим амперметра, подключаем его последовательно к резистору.

Смотрите, что происходит — резистор накаляется до красна, напряжение на выходе практически не меняется, а ток составляет около 4 ампер.

Раньше мастер уже делал похожие блоки питания. Один вырезан своими руками из платы ноутбука.

Это так называемое дежурное напряжение. Два источника на 3,3 вольта и 5 вольт. Сделал ему на 3d принтере корпус. Также можете посмотреть статью, где делал похожий регулируемый блок питания, тоже вырезал из платы ноутбука (https://electro-repair.livejournal.com/3645.html). Это тоже шим контроллер питания оперативной памяти.

Как сделать регулирующий БП из обычного, от принтера

Пойдет речь о блоке питания принтера canon, струйный. Они много у кого остаются без дела. Это по сути отдельное устройство, в принтере держится на защелке.
Его характеристики: 24 вольта, 0,7 ампера.

Понадобился блок питания для самодельной дрели. Он как раз подходит по мощности. Но есть один нюанс — если его так подключить, на выходе получим всего лишь 7 вольт. Тройной выход, разъёмчик и получим всего лишь 7 вольт.

Как получить 24 вольта? Как получить 24 вольта, не разбирая блок? Ну самый простой — замкнуть плюс со средним выходом и получим 24 вольта. Попробуем сделать. Подключаем блок питания в сеть 220. Берем прибор и пытаемся измерить.

Подсоединим и видим на выходе 7 вольт.

У него центральный разъем не задействован. Если возьмем и подсоединим к двум одновременно, напряжение видим 24 вольта. Это самый простой способ сделать так, чтобы данный блок питания не разбирая, выдавал 24 вольта.

Необходим самодельный регулятор, чтобы в некоторых пределах можно было регулировать напряжение. От 10 вольт до максимума. Это сделать легко. Что для этого нужно? Для начала вскрыть сам блок питания. Он обычно проклеен. Как вскрыть его, чтобы не повредить корпус.

Не надо ничего колупать, поддевать. Берем деревяшку помассивнее либо есть киянка резиновая. Кладем на твердую поверхность и по шву лупим. Клей отходит. Потом по всем сторонам простучали хорошенько. Чудесным образом клей отходит и все раскрывается.

Внутри видим блок питания.

Достанем плату. Такие бп легко переделать на нужное напряжение и можно сделать также регулируемый. С обратной стороны, если перевернем, есть регулируемый стабилитрон tl431. С другой стороны увидим средний контакт идет на базу транзистора q51.

Если подаем напряжение, то данный транзистор открывается и на резистивном делителе появляется 2,5 вольта, которые нужно для работы стабилитрона. И на выходе появляется 24 вольта. Это самый простой вариант. Как его завести можно еще — это выбросить транзистор q51 и поставить перемычку вместо резистора r 57 и всё. Когда будем включать, всегда на выходе непрерывно 24 вольта.

Как сделать регулировку?

Можно изменить напряжение, сделать с него 12 вольт. Но в частности мастеру, это не нужно. Нужно сделать регулируемый. Как сделать? Данный транзистор выбрасываем и вместо резистор 57 на 38 килоома поставим регулируемый. Есть старый советский на 3,3 килоома. Можно поставить от 4,7 до 10, что есть.

От данного резистора зависить только минимальное напряжение, до которого он сможет опускать его. 3,3 -сильно низко и не нужно. Двигатели планируется поставить на 24 вольта. И как раз от 10 вольт до 24 – нормально. Кому нужно другое напряжение, можно большого сопротивления подстроечный резистор.
Приступим, будем выпаивать.

Берём паяльник, фен. Выпаял транзистор и резистор.

Подпаял переменный резистор и попробуем включить. Подал 220 вольт, видим 7 вольт на нашем приборе и начинаем вращать переменный резистор.

Напряжение поднялось до 24 вольт и плавно-плавно вращаем, оно падает – 17-15-14 то есть снижается до 7 вольт. В частности установлено на 3,3 ком. И наша переделка оказалась вполне успешной.

То есть для целей от 7 до 24 вольт вполне приемлемая регулировка напряжения.

Такой вариант получился. Поставил переменный резистор. Ручку и получился регулируемый блок питания — вполне удобный.

Видео канала «Технарь».

Такие блоки питания найти в Китае просто. Наткнулся на интересный магазин, который продает б/у блоки питания от разных принтеров, ноутбуков и нетбуков.

Они разбирают и продают сами платы, полностью исправные на разные напряжения и токи. Самый большой плюс – это то, что они разбирают фирменную аппаратуру и все блоки питания качественные, с хорошими деталями, во всех есть фильтры.

Фотографии — разные блоки питания, стоят копейки, практически халява.

Простой блок с регулировкой

Простой вариант самодельного устройства для питания приборов с регулировкой. Схема популярная, она распространена в Интернете и показала свою эффективность. Но есть и ограничения, которые показаны на ролике вместе со всеми инструкциями по изготовлению регулированного блока питания.

Самодельный регулированный блок на одном транзисторе

Какой можно сделать самому самый простой регулированный блок питания? Это получится сделать на микросхеме lm317. Она уже сама с собой представляет почти блок питания.

На ней можно изготовить как регулируемый по напряжению блок питания, так и потоку. В этом видео уроке показано устройство с регулировкой напряжения. Мастер нашёл несложную схему. Входное напряжение максимальное 40 вольт.

Выходное от 1,2 до 37 вольта. Максимальный выходной ток 1,5 ампер.

Скачать схему с платой.

Без теплоотвода, без радиатора максимальная мощность может быть всего 1 ватт. А с радиатором 10 ватт. Список радиодеталей.
Приступаем к сборке

Подключим на выход устройства электронную нагрузку. Посмотрим, насколько хорошо держит ток. Выставляем на минимум. 7,7 вольта, 30 миллиампер.

Всё регулируется. Выставим 3 вольта и добавим ток. На блоке питания выставим ограничения только побольше. Переводим тумблер в верхнее положение. Сейчас 0,5 ампера. Микросхема начал разогреваться. Без теплоотвода делать нечего. Нашёл какую-то пластину, ненадолго, но хватит. Попробуем еще раз. Есть просадка. Но блок работает. Регулировка напряжения идёт. Можем вставить этой схеме зачёт.

Видео Radioblogful. Видеоблог паяльщика.

Блок питания с регулировкой тока и напряжения

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

   Попалась в интернете недавно любопытная схемка простого, но довольно неплохого блока питания начального уровня, способного выдавать 0-24 В при ток до 5 ампер.

В блоке питания предусмотрена защита, то есть ограничение максимального тока при перегрузке. В приложенном архиве есть печатная плата и документ, где приведено описание настройки данного блока, и ссылка на сайт автора.

Прежде чем собирать, прочитайте внимательно описание.

Схема БП с регулировкой тока и напряжения

   Изначально на фото печатной платы автора были ошибки, печатка была скопирована и доработана, ошибки устранены.

   Вот фото моего варианта БП, вид готовой платы, и можно посмотреть как примерно применить корпус от старого компьютерного ATX. Регулировка сделана 0-20 В 1,5 А. Конденсатор С4 под такой ток поставлен на 100 мкФ 35 В.

   При коротком замыкании максимум ограниченного тока выдается и загорается светодиод, вывел резистор ограничителя на переднюю панель.

Индикатор для блока питания

   Провёл у себя ревизию, нашёл пару простеньких стрелочных головок М68501 для этого БП. Просидел пол дня над созданием экрана для него, но таки нарисовал его и точно настроил под требуемые выходные напряжения.

   Сопротивление используемой головки индикатора и применённый резистор указаны в прилагаемом файле на индикаторе.

Выкладываю переднюю панель блока, если кому понадобится для переделки корпус от блока питания АТХ, проще будет переставить надписи и что-то добавить, чем создавать с нуля.

Если потребуются другие напряжения, шкалу можно просто подкалибровать, это уже проще будет. Вот готовый вид регулируемого источника питания:

   Плёнка – самоклейка типа “бамбук”. Индикатор имеет подсветку зелёного цвета. Красный светодиод Attention указывает на включившуюся защиту от перегрузки.

Дополнения от BFG5000

   Максимальный ток ограничения можно сделать более 10 А. На кулер – кренка 12 вольт плюс температурный регулятор оборотов – с 40 градусов начинает увеличивать обороты. Ошибка схемы особо не влияет на работу, но судя по замерам при КЗ – появляется прирост проходящей мощности.

   Силовой транзистор установил 2n3055, все остальное тоже зарубежные аналоги, кроме BC548 – поставил КТ3102. Получился действительно неубиваемый БП. Для новичков-радиолюбителей самое-то.

   Выходной конденсатор поставлен на 100 мкФ, напряжение не скачет, регулировка плавная и без видимых задержек. Ставил из расчёта как указано автором: 100 мкф ёмкости на 1 А тока. Авторы: Igoran и BFG5000.

   Форум по БП

Импульсный регулируемый стабилизатор напряжения

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

Схема очень простого мощного импульсного регулируемого стабилизатора напряжения с высоким КПД

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Сегодня мы с вами рассмотрим схему мощного импульсного регулируемого стабилизатора напряжения.

Данная схема может применяться как для установки в радиолюбительские устройства с фиксированным выходным напряжением, так и в блоках питания с регулируемым выходным напряжением.

Хотя схема очень проста, но она обладает достаточно хорошими характеристиками и доступна для повторения радиолюбителями с любой начальной подготовкой.

Основой данного стабилизатора является специализированная микросхема LM-2596T-ADJ, которая как-раз и предназначена для построения импульсных стабилизаторов регулируемого напряжения. Микросхема имеет встроенную защиту по выходному току и тепловую защиту.

Кроме того в схеме имеется диод D1 – диод Шоттки типа 1N5822 и дроссель заводского изготовления (в принципе, его можно изготовить самостоятельно) индуктивностью 120 микрогенри.

Конденсаторы С1 и С2 – на рабочее напряжение не ниже 50 вольт, резистор R1 мощностью 0,25 ватт.

Для получения регулируемого напряжения на выходе, необходимо к контактам 1 и 2 подключить переменный резистор (с как можно меньшей длиной проводов подключения). Если необходимо на выходе получить фиксированное напряжение, то вместо переменного резистора устанавливается постоянный, номинал которого подбирается опытным путем.

Кроме того, в серии LM-2596 есть фиксированные стабилизаторы на напряжение 3,3 В, 5В и 12 В схема подключения которых еще проще (можно просмотреть в даташите).

Технические характеристики:

Как видите характеристики для применения этой схемы в блоке питания довольно приличны (по даташиту выходное напряжение регулируется в пределах 1,2-37 вольт). Эффективность стабилизатора при входном напряжение 12 вольт, выходном – 3 вольта и токе нагрузки 3 ампера – составляет 73%.

При изготовлении данного стабилизатора нельзя забывать, что чем больше входное напряжение и меньше выходное – допустимый ток нагрузки будет уменьшаться, поэтому данный стабилизатор необходимо установить на радиатор с площадью не менее 100 кв.см.

Если схема будет работать при небольших токах нагрузки, то радиатор ставить необязательно.

Ниже приводятся внешний вид основных деталей, их примерная стоимость в интернет-магазинах и расположение деталей на плате.

Исходя из схемы расположения деталей, самостоятельное изготовление печатной платы не представляет трудностей.

Данная схема может работать в режиме стабилизации выходного тока, что позволяет применять ее для заряда аккумуляторных батарей, питания мощного или группы мощных светодиодов и т.п.

Для включения схемы в режим стабилизации тока, необходимо параллельно резистору R1 установить резистор, номинал которого определяется по формуле: R=1,23/I

Себестоимость данной схемы составляет приблизительно 300 рублей, что как минимум на 100 рублей дешевле покупки готового изделия.

Блок питания с импульсным стабилизатором 1,2-25В , 3А

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

Современные интегральные микросхемы импульсных стабилизаторов напряжения поз­воляют создавать простые, надёжные, ком­пактные и экономичные конструкции блоков питания, практически не требующие сложной настройки. Импульсные стабилизаторы отли­чаются от линейных более высоким КПД при большой разнице входного и выходного напряжений.

Мощный лабораторный блок питания с импульсным стабилизатором напряжения, оснащённый узлом защиты от перегрузки на самовосстанавливающихся предохранителях и звуковым сигнализатором наличия короткого замыкания или перегрузки его выхода.

Устройство собрано с примене­нием популярной интегральной микросхемы типа lm2576hvt-adj, представляющей собой импульсный регулируемый импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока. Микросхема lm2576hvt-adj способна отда­вать ток в нагрузку до 3 А. Максимальное входное напряжение постоянного тока может быть до 63 В, минимальное выходное напряжение 1,2 В.

КПД стабилизатора при максимальном токе нагрузки около 85 %. Этот блок питания оснащён эффективной системой фильтрации выходного напряжения от шумов и сетевых помех, что позволяет питать от него различные звуковоспроиз­водящие, теле и радиоприёмные устройства.

Принципиальная схема блока питания представлена на рис. 1.

 Выходное напря­жение бока питания, собранного по этой схе­ме , можно регулировать от 1,2 до 25 В. Максимальный допустимый ток подключа­емой нагрузки может достигать 3 А во всём диапазоне выходных напряжений. Размах пульсаций выходного напряжения не превы­шает 20 мВ при максимальном токе нагрузки.

Напряжение сети переменного тока посту­пает на первичную обмотку силового понижа­ющего трансформатора Т1 через замкнутые контакты выключателя питания sa1, плавкий предохранитель fu1 и резистор r2. Варистор ru1 защищает устройство от всплесков напряжения сети. Резистор r2 уменьшает вероятность повреждения варистора.

Со вто­ричной обмотки трансформатора Т1 снима­ется пониженное до 32 В напряжение пере­менного тока, которое поступает на мостовой выпрямитель vd1. Пульсации выпрямлен­ного напряжения сглаживаются оксидными конденсаторами большой ёмкости С14 и С1.

Фильтр c13l4c18 снижает уровень сетевых помех, а также устраняет возможность проникновения в сеть высокочастотных по­мех от работающего импульсного преобразо­вателя. Полимерный самовосстанавливаю­щийся предохранитель fu2 защищает трансформатор и мостовой выпрямитель от перегрузки. Выпрямленное отфильтрованное напряжение поступает на вход интегральной микросхемы da1, вывод 1.

Выходное напря­жение импульсного стабилизатора регули­руют переменным резистором r6. Дроссель l1 — накопительный. Установка двух диодов Шотки vd2, vd3, включенных параллельно, повышает надёжность стабилизатора при его работе на максимально допустимом токе нагрузки.

Трёхзвенный фильтр низких частот на дросселях l2, l3, l5 и конденсаторах их обвязки сглаживает пульсации и уменьшает уровень шумов выходного напряжения. Светодиод hl1 индицирует наличие выход­ного напряжения. Полевой транзистор vt2 работает как генератор стабильного тока, что обеспечивает стабильную яркость свечения hl1 при изменении выходного напряжения. Диод vd4 и резистор r5 защищают микро­схему da1 от повреждения. Резистор r14 выполняет роль нагрузки стабилизатора напряжения.

Выходное регулируемое стабилизирован­ное напряжение подаётся на гнездо xs2. Чтобы этот блок питания можно было использовать в качестве лабораторного, на его выходе установлен модуль защиты на самовосстанавливающихся предохранителях fu3 – fu5.

Когда контакты ни одной из кно­пок переключателя sb1 не замкнуты, ток про­текает через самый слаботочный предохра­нитель fu5 на номинальный рабочий ток 0,1 А. Сопротивление этого предохранителя в холодном состоянии около 3 Ом. При замы­кании контактов кнопки sb1.

1 параллельно ему подключается самовосстанавливаю­щийся предохранитель fu3, рассчитанный на номинальный рабочий ток 0,4 А, имеющем сопротивление в холодном состоянии 0,6 Ом. При замыкании контактов кнопки sb1.3 параллельно fu5 подключается предохрани­тель fu4 на ток 0,9 А сопротивлением 0,1 Ом.

При двукратной перегрузке время сра­батывания  самовосстанавливающихся предохранителей будет около 30 с, при четырёхкратной не более 3 с. При замыкании контактов кнопки sb1.3 защита нагрузки и узлов БП от перегрузки обеспечивается встроенными средствами защиты микро­схемы lm2576hvt-adj и предохранителем fu2.

В этом случае, выходное сопротив­ление БП будет не более 50 мОм. С по­мощью выключателя sb2 с двумя группами контактов можно полностью отключить нагрузку от блока питания, что позволяет производить с ней различные манипуляции с минимальным риском повредить чувстви­тельные к статическому электричеству и утечкам сетевого напряжения радиодеталям.

Нестабилизированное напряжение около 44 В постоянного тока подаётся на гнездо xs1, может быть использовано для питания дру­гих стабизаторов напряжения, УМЗЧ, освети­тельных ламп накаливания на рабочее на­пряжение 36 В общей мощностью 60…90 Вт, электропаяльников на рабочее напряжение 42 В мощностью 40 Вт.

На стрелочном микроамперметре pv1 собран вольтметр выходного напряжения БП. Стабилитрон vd5 необходим для линеа­ризации шкалы вольтметра. Светодиоды hl2 – hl5 белого цвета свечения подсвечивают шкалу вольтметра. На КМОП микросхеме dd1 собран узел звукового сигнализатора наличия короткого замыкания на выходе xs3.

Когда в нагрузке или на выходе БП нет короткого замыкания, транзистор vt1 открыт, на одном из входов dd1.1 лог. 0, сигна­лизатор заторможен. При возникновении КЗ транзистор vt1 закрывается, на выв. 13 dd1.1 поступает лог. 1, генератор низкочас­тотных импульсов, реализованный на dd1.1, dd1.

2 запускается, что приводит к периодическому запуску звукового генератора, реа­лизованному на dd1.3, dd1.4. Пьезокерамический излучатель звука НА1 начинает издавать громкие прерывистые звуковые сигналы частотой около 2 кГц, следующие с частотой 4 Гц.

Микросхема dd1 получает питание напряжением 11 В от параметричес­кого стабилизатора, собранного на транзис­торе vt3, стабилитроне vd6 и элементах их обвязки. Диод vd5 защищает транзистор vt3 от повреждения обратным напряжением.

На месте понижающего трансформатора применён силовой трансформатор типа ТП- 100-7. Используемые вторичные обмотки, намотанные на обоих каркасах, соединяют параллельно, как показано на принципиаль­ной схеме.

На его месте можно применить любой трансформатор с габаритной мощ­ностью не менее 90 Вт и напряжением холос­того хода на вторичной обмотке 30…33 В при сетевом напряжении 220 В [2]. Дроссели l1 – l3 намотаны самодельным литцендратом, состоящим из 27 жил провода ПЭВ-2 диа­метром 0,23 мм.

Дроссель l1 содержит 36 витков в два слоя на двух склеенных вместе кольцах К32х20х9 из феррита НМ3000. Это будет около 2 метров провода. Перед намот­кой обмотки острые кромки колец затупляют, кольцо оборачивают четырьмя слоями лакоткани или ПВХ изоляционной ленты.

В коль­цах для этого дросселя необходимо сделать алмазной дисковой пилой сквозной пропил шириной 2 мм. При работе алмазной пилой делайте перерывы для охлаждения кольца и пилы. Прорезь можно пропилить и обычной ножовкой по металлу, одного ножовочного полотна хватит не более чем на распил 1…2 кольца.

Кольца поштучно зажимают в тисках через резиновые прокладки, работу по пропилу немагнитного зазора проводят в защитных очках. Мемоду слоями обмотки прокладывается два слоя лакоткани или ПВХ изоленты. Дроссель l2 намотан на кольце К28х16х9 из феррита М2500НМС1, содержит 13 витков.

Этот дроссель можно изготовить также, как и дроссель l1, что улучшит качество фильтрации пульсаций выходного напряжения при большом токе нагрузки, но немного увеличит выходное сопротивление блока питания и габариты монтажа. Дроссель l3 содержит 10 витков на кольце К20х12х6 из феррита М2000НМ.

Вместо такого дросселя можно установить такой же дроссель, как и l1 или l2. Двухобмоточные дроссели l4, l5 содержат по 3…5 витков сложенного вдвое монтажного провода с сечением по меди не менее 1 мм на кольцах К20х12х6 из низкочастотного феррита М2000НМ. Таким же проводом выполняют все сильноточные цепи стабилизатора напряжения. Дроссель l1 и диоды Шотки устанавливают на расстоя­нии не менее 3 см от da1 и r5 – r7.

Переменный резистор r6 типа СП4-2М. Провод, идущий от этого резистора к резистору r5 должен быть экранированным. Остальные резисторы типов МЛТ, С1-4, С1- 14, С2-23, С2-33. Варистор ru1 типа fnr- 20К431 можно заменить на fnr-20k471, fnr14k431, fnr-14k471, myg20-431 или аналогичным.

Конденсаторы С1, С10, С12, С14, С15, С19, С21 — оксидные алюминие­вые малогабаритные импортные аналоги К50-35, К50-68. Конденсатор С23 — smd танталовый, монтируется в штекере питания. Остальные конденсаторы можно установить керамические или малогабаритные плёноч­ные на рабочие напряжения не менее указан­ных на принципиальной схеме.

Предпочте­ние следует отдать керамическим конденса­торам. Неполярные конденсаторы С2, С5 – С8, С13 должны быть на рабочее напряже­ние не менее 63 В. Соединительные провода или дорожки, идущие от конденсаторов С1, С2 к микросхеме da1 и диодам Шотки vd2, vd3 должны быть как можно короче.

Вместо диодного моста КВРС1010 можно установить kbu8b – kbu8m, КВРС801 – КВРС810, br151 – br158 или другие аналогичные на ток не менее 6 А [3, 4]. Если нет подходящего монолитного диодного моста, то его можно собрать из четырёх обычных кремниевых диодов, например, КД206, КД213.

Диодный мост устанавливают на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности около 80 см.кв. Диод 1n5403 можно заменить любыми из серий 1n5402 – 1n5408, КД226Б – КД226Д. Вместо диода КД521А подойдёт любой из серий КД521, КД522, 1 n914, 1n4148, 1ss176s. Диоды Шотки sr360 можно заменить на mbr360, dq06 или одним mbrd660ct, mbr1060, 50wr06.

Подойдёт и обычный кремниевый «быстрый» диод КД213А, КД213Б. Стаби­литрон Д814Г1 можно заменить на КС210Ж, 2С211Ж, КС211Ж, 1 n4741 a, 1n4740a. Стабилитрон КС139А можно заменить только отечественными серий КС133, 2С133, 2С139, КС139. Если вы примените микроамперметр с линейной характеристикой, то этот стаби­литрон можно не устанавливать, заменив его перемычкой.

Светодиод rl50-sr113 крас­ного цвета свечения и прямым рабочим напряжением 1,8 В можно заменить любым аналогичным с хорошей яркостью свечения  при токе 1 мА, например, на АЛ307КМ, l- 1513surc/e.

Сверхъяркие светодиоды rl30-wh744d белого цвета свечения можно заменить на любые аналогичные белые или синие без встроенных резисторов, например, на rl30-cb744d, rl50-wh744d [5). Транзис­тор КТ315Г можно заменить любым из серий КТ315, КТ312, КТ3102, КТ645. ss9014. Вмес­то полевого транзистора КПЗОЗА подойдёт любой из серии КПЗОЗ.

Вместо транзистора КТ646А можно установить любой из серий КТ815, КТ817, КТ961, КТ646, 2sc2331. Микросхему lm2576hvt-adj можно заменить на lm2576hvs-adj. Эту микросхему необходимо установить на дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 150 см.кв. (одна сторона).

Микросхема с индексом «Т» выпус­кается в корпусе ТО-220, микросхема с индексом «s» выпускается в корпусе ТО-263. Микросхему в корпусе ТО-263 прикрепляют к теплоотводу с помощью металлического прижимного фланца и двух винтов МЗ. Теплоотводящий фланец микросхемы электрически соединён с выводом 3.

В слу­чае применения микросхемы типа lm2576t- adj диодный выпрямитель vd1 подключают к выводам 4 и 5 трансформатора ТП-100-7, на которых присутствует напряжение 27 В переменного тока. Вместо КМОП микросхемы К561ЛА7 подойдёт КР1561ЛА7, 564ЛА7, cd4011 А. Пьезокерамический излучатель звука ПВА-1 можно заменить на ЗГИ, ЗП-5 или аналогичным.

Микроамперметр типа М68501 от индикатора уровня записи/вос­произведения аудиомагнитофона можно заменить на М4761, имеющем большие раз­меры шкалы или любым другим подходящим. Клавишный сетевой выключатель типа irs- 101-1 a3 со встроенной газоразрядной лам­пой можно заменить на аналогичный irs101- 12С или любым другим, рассчитанным на коммутацию напряжения сети 220 В пере­менного тока. Кнопочный выключатель sddf-3, рассчитанный на коммутацию тока 4 А, можно заменить на kdc-a04, ПКН-41-1-2. Переключатель sb2 – строенный блок кнопок П2К с зависимой фиксацией, свободные груп­пы контактов кнопок соединяют параллельно. К контактам этого переключателя припаи­вают самовосстанавливающиеся предохра­нители fu3 – fu5.

Налаживание безошибочно собранного блока питания заключается в установке верхней границы выходного напряжения 25 В подбором сопротивления резистора r7. Резистором r19 устанавливают ток 1…2 мА

через светодиод hl1. При токе нагрузки 3 А и выходном напряжении 5 В КПД импульсного стабилизатора составило 88 % при входном потребляемом токе 0,6 А. При выходном напряжении 10 В и токе нагрузки 3 А КПД стабилизатора было 86 % при потребляемом от выпрямителя токе 1,23 А.

При выходном напряжении 15 В и токе нагрузки 3 А КПД стабилизатора было 85 % при потребляемом от выпрямителя токе 2,4 А. При расчётах учитывалось напряжение на выходе выпрямителя. Потери мощности на мостовом выпрямителе и в понижающем трансфор­маторе не учитывались.

Для сравнения, в случае применения с таким же понижающим трансформатором и выпрямителем линей­ного стабилизатора с выходным напря­жением 5 В, его КПД оказалось бы равным 21 %.

На холостом ходу (при отключенной нагрузке) блок питания потребляет 13 Вт мощности при напряжении сети 230 В.

От этой конструкции удобно питать малогабаритные переносные (автомобиль­ные) кинескопные телевизоры, обычно потребляющие ток до 3 А, а также «жидкокристаллические» телевизоры и компьютерные мониторы с размером экрана по диагонали до 21 дюймов, в случае выхода из строя их выносного импульсного блока питания.

Если потребляемый таким устройством ток окажется больше 3 А, то его можно понизить уменьшением яркости ламп подсветки.

Кроме того, этот блок питания подойдёт для питания различных низко­вольтных электропаяльников, сверлильных, шлифовальных станков, современных авто­магнитол, автомобильных радиостанций, детской «железной дороги», планшетных сканеров изображений с напряжением питания до 25 В, другой радиоаппаратуры.

Бутов А Л.

Литература:

1.      Бутов А.Л. Три блока питания с импульс­ными стабилизаторами. — Радиоконструк­тор, 2011, № 6, стр. 17-21.

2.      Силовые трансформаторы. — Радио­конструктор, 2004, № 4, стр. 49

3       Электрические параметры выпрями­тельных мостов. — Радиоконструктор, 2005, № 12.

4       Отечественные выпрямительные диоды. — Радиоконструктор, 2002, № 8, с. 47-49.

5       Белые сверхяркие светодиоды. — Радио­конструктор, 2008, № 1.

Раздел: [Блоки питания (импульсные)]

Схема регулируемого блока питания

Регулируемый блок питания с импульсным стабилизатором напряжения

Содержание:

В процессе разработки и ремонта всевозможных электронных устройств используется различное оборудование. Среди них достаточно востребованной является схема регулируемого блока питания, применяемая во многих вариантах. Эти регулируемые блоки известны как лабораторные источники питания, имеющие большое количество модификаций.

Источники питания линейного типа

Самыми первыми появились линейные блоки питания, которые используются до сих пор и относятся к устройствам с традиционными принципами работы.

Основными конструктивными элементами этих приборов являются понижающий трансформатор и автотрансформатор. Преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется с помощью выпрямителя. В большинстве известных моделей используются выпрямители с одним или четырьмя диодами, соединенными между собой в виде диодного моста.

Некоторые модели могут иметь индивидуальные конструктивные особенности, однако такие схемы используются гораздо реже и предназначены для конкретных ситуаций.

В отдельных устройствах цепь дополняется специальным фильтром, установленным сразу за выпрямителем. Сам фильтр представляет собой конденсатор с высокой емкостью.

Иногда линейные БП дополняются стабилизаторами тока и напряжения, фильтрами высокочастотных помех и другими элементами.

Среди специалистов, занимающихся ремонтом и обслуживанием электроники и радиотехники, наиболее популярны линейные блоки питания с возможной регулировкой напряжения в пределах от 0 до 30 вольт и силы тока – от 0 до 5 ампер.

Как правило, это высокоточные устройства с легкими и тонкими настройками в рамках установленных номиналов. Большинство из них отличается двойным режимом функционирования, когда цифровым индикатором одновременно отображаются значения выходного тока и напряжения.

Многие модели обеспечены защитой от токовых перегрузок и коротких замыканий.

Схема и принцип работы импульсных БП

Сегодня все большее предпочтение отдается источникам питания импульсного типа. Принцип действия этих устройств совершенно не такой, как у линейной аппаратуры. В данном случае переменное напряжение сети частотой 50 Гц, преобразуется в напряжение высокой частоты. Оно трансформируется до необходимых параметров, после чего осуществляется его выпрямление и фильтрация.

Непосредственное преобразование выполняется с помощью мощного транзистора, функционирующего в режиме ключа. Совместно с импульсным трансформатором они образуют схему преобразователя высокой частоты.

Данное устройство позволяет создавать частоту в диапазоне 20-50 кГц, что в свою очередь дает возможность значительно уменьшить габариты импульсного трансформатора.

В результате и сам блок питания становится легким и компактным.

Принцип действия импульсного блока можно рассмотреть на представленной схеме:

  • Вначале напряжение поступает на сетевой фильтр, после чего попадает в выпрямитель. Здесь происходит выпрямление напряжения и фильтрация с помощью конденсатора.
  • Далее через первичную обмотку W1 напряжение поступает в коллектор транзистора VT1, на который воздействует прямоугольный импульс. В результате, транзистор принимает открытое положение и пропускает сквозь себя нарастающий ток.
  • Одновременно такой же самый ток проходит и через первичную обмотку трансформатора, вызывая тем самым возрастание магнитного потока и наведение во вторичной обмотке ЭДС самоиндукции.

Путем изменения продолжительности импульса в сторону увеличения, во вторичной цепи напряжение также будет увеличиваться за счет большего количества отдаваемой энергии.

И, наоборот, с уменьшением длительности импульса, наступит снижение напряжения. Подобные манипуляции позволяют отрегулировать и стабилизировать выходное напряжение до нужного уровня.

Формирование импульсов и управление ими осуществляется с помощью ШИМ-контроллера.

Регулировка и стабилизация

Для того чтобы стабилизировать выходное напряжение, на ШИМ-контроллер должна поступать информация о необходимых параметрах. Это мероприятие выполняется с использованием цепи обратной связи или слежения.

Данная логическая схема работает следующим образом: при снижении напряжения она увеличивает продолжительность импульса до того момента, пока выходное напряжение не наберет заданные параметры. В случае увеличения напряжения происходит обратный процесс. Таким образом, представленную схему можно считать регулирующим и стабилизирующим элементом.

В импульсных блоках питания цепи слежения могут быть организованы двумя способами – непосредственным и косвенным.

Рассмотренный выше способ как раз и относится к первому варианту, поскольку для снятия напряжения обратной связи непосредственно используется вторичный выпрямитель.

Для снятия того же самого напряжения, в косвенном варианте слежения, используется дополнительная обмотка импульсного трансформатора.

Плюсы и минусы различных типов устройств

В настоящее время все более широкую популярность завоевывают импульсные устройства, активно вытесняющие с электронного рынка неудобные и громоздкие линейные устройства. Несмотря на это, каждый из данных приборов обладает собственными достоинствами и недостатками.

Импульсные блоки обладают высоким стабилизирующим коэффициентом и КПД. Они отличаются более широким диапазоном входных напряжений и высокой мощностью, сравнительно с линейными приборами.

Импульсные устройства совершенно не реагируют на качество подаваемого напряжения и его частоту. Они обладают незначительными габаритами и весом, что делает их очень удобными в транспортировке и эксплуатации.

Стоимость таких приборов доступна практически всем потребителям.

Тем не менее, схема регулируемого блока питания импульсного типа имеет ряд заметных недостатков. В первую очередь это импульсные помехи, негативно влияющие на электронную аппаратуру. Сложные схемы делают устройство менее надежным. Из-за этого приборы не всегда удается отремонтировать собственными силами.

Линейные или трансформаторные блоки до сих пор используются благодаря простой и надежной конструкции всех моделей. Они легко поддаются ремонту с помощью недорогих запасных частей, не создают помех в окружающем пространстве.

Падение спроса на эти изделия прежде всего связано с большой массой и габаритными размерами, создающими неудобства при переносе и транспортировке. Сама конструкция отличается высокой металлоемкостью. Стабильность выходного напряжения находится в обратной зависимости с коэффициентом полезного действия устройства.

Благодаря широкому ассортименту, имеется возможность выбора того или иного прибора для конкретных целей. Для использования в определенных условиях специалисты могут самостоятельно изготовить блок питания по заданной схеме со всеми необходимыми параметрами.

Регулируемый источник питания: как сделать самому

Перед сборкой нужно учесть все факторы, которые могут помочь или, наоборот, помешать работе.

Любой блок питания состоит из трансформатора, преобразователя, индикатора с амперметром и вольтметром, транзистора и других деталей, без которых прибор не сможет работать.

Нужно заранее продумать защиту от сильных и слабых токов во избежание нештатных ситуаций. В случае неправильного подключения, пайки или монтажа аппаратура может просто перегореть.

Типовая схема, приведенная на рисунке, рассчитана для универсального типа сборки и может быть собрана даже начинающим специалистом. Все детали доступны, собираются просто и быстро, дальнейшая настройка несложная.

Готовый прибор должен отвечать определенным требованиям, которые нужно знать заранее. Регулировка и стабилизация на выходе обеспечивается в диапазоне от 3 до 24 вольт, при минимальной токовой нагрузке 2 ампера.

Кроме того, предусматривается устройство нерегулируемого выхода на 12 или 24 В с большой нагрузкой по току.

Первый выход оборудуется с помощью интегрального стабилизатора, а второй – за диодным мостом, в обход стабилизирующего элемента.

Типовая конструкция состоит из мощного трансформатора, конденсатора, микросхемы стабилизатора, обвязки и других элементов конкретной схемы. Блок питания собирается в установленной последовательности, все действия выполняются в определенном порядке.

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector