8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Источник питания с регулировкой частоты – Источник питания с регулируемой частотой и напряжением ИПЧН

Содержание

Мощный регулируемый источник питания — Меандр — занимательная электроника

Данная статья посвящена вопросу питания 12 В техники, в том числе автомобильной электроники, от электросети 220 В/50 Гц.

Автомобильной аппаратуры, рассчитанной на напряжение питания 12 В, у нас накапливается все больше. Нередко она лежит совсем невостребован­ной. Однако, такая аппаратура обладает рядом пре­имуществ перед более крупногабаритным стацио­нарным азиатским ширпотребом, и оказывается удобной и при эксплуатации в домашних условиях. Но далеко не каждый источник питания хорошо под­ходит для совместной работы с такой техникой.

Кое-что об автомобильной аппаратуре

Парк автомобильной аппаратуры необычайно приумножился, особенно за последние лет десять. Зачастую автомобиля уже нет, а его аппаратура ос­тается, причем, в рабочем состоянии. По ценовым категориям условно можно даже классифициро­вать эту технику на несколько «типов», как аппара­туру очень дорогостоящую, затем — подешевле, и наконец, технику доступную в приобретении рядо­выми гражданами — бюджетную.

Автомобильной аппаратуры у нас чрезмерно добавилось. Причем обычно ее нужно приспосаб­ливать (например, «раскодировать»), а если тех­ника еще и неисправная, то требуется и ремонти­ровать.

Автомобильная аппаратура…для квартиры

Все чаще разную автомобильную аппаратуру используют и не совсем стандартно — в качестве домашних стационарных «комбайнов». В принци­пе, это оправдано, ведь эта техника высококаче­ственная, да еще и малогабаритная. Обычный не­дорогой азиатский стационарный ширпотреб уже серьезно поднадоел своей «однобокостью» и при­митивизмом. Ему присущ ряд специфических не­достатков, которые, кстати, обычно отсутствуют даже в относительно недорогой автотехнике. Ес­ли громыхающая и дорогостоящая аппаратура с сабвуферами нужна далеко не каждому, то каче­ственно работающий радиоприемник, магнитофон или проигрыватель СD-дисков нужен многим. Са­мое привлекательное, что автотехника почти все­гда меньше по габаритам, чем стационарная, с аналогичными характеристиками. Естественно, для эксплуатации автомобильной аппаратуры в домашних условиях, необходимо иметь мощный (по энергоемкости) аккумулятор или же, соответ­ствующий сетевой источник питания (ИП). Чтобы можно было подключать любую, в том числе, самую мощную аппаратуру, необходимо изготовить и мощный ИП.

Дело в том, что проблема 12 В мощных ИП так и не осталась решенной, т.е. налицо их дефицит в широкой продаже.

С ценами на мощные ИП также встречаются не­приятности. Как правило, существует непропорци­ональная зависимость цены мощного ИП от его па­раметров. Часто бывает такое несоответствие в цене, например, когда максимальный ток ИП уве­личен вдвое, а цена — в три-пять раз. Отсюда и не­угасаемый, постоянно растущий спрос на ИП, в том числе и на мощные. Для мощной автомобиль­ной аппаратуры нужен фактически сетевой «ана­лог» автомобильного аккумулятора.

Если собрать самому 12 В ИП с выходным то­ком 5-10 А, то можно сэкономить примерно в двадцать раз! Неплохой стимул для творчества…

Многие стали задаваться вопросом: а может ли мощный 12 В качественный и современный ИП быть собран без применения мощных полевых транзисторов?

Поскольку количество производимых полевых транзисторов (ПТ) превышает количество бипо­лярных, то наблюдается настоящий бум и популя­ризация применения мощных ПТ.

О схемах мощных ИП на ПТ

Любительские схемы стабилизаторов напряже­ния (СН) на ПТ нередко собраны не оптимально. Например, шунтируют выводы ПТ конденсаторами значительной емкости (десятые доли мкФ и более), не устраняя истинную причину неустойчивой рабо­ты СН с ПТ. И вообще, используется схемотехника ИП и СН, подходы, как в биполярных СН, но забы­вается, что ПТ управляется напряжением, а не то­ком. Затвор для схемы драйвера (раскачки ПТ) представляет собой конденсатор. Да, его нужно перезаряжать. Чем выше частота, тем чаще нужна перезарядка затворной емкости. Но увеличивать (умножать) затворную емкость, добавлять к ней конденсаторы не имеет смысла, т.к. это лишняя нагрузка для драйверов. Гашение таким способом са­мовозбуждения СН напоминает гашение пожара подливанием масла в огонь.

Хуже всего то, что, как правило, такие СН на ди­намическую нагрузку работают неудовлетвори­тельно. Таким образом, необязательно применять мощные ПТ в мощных СН для питания 12 В аппа­ратуры, чтобы получить хороший результат.

Существуют схемы СН и ИП — настоящие шеде­вры. Причем, совсем без применения полевых транзисторов и микросхем. Это такие СН, которые собраны уже в десятках экземпляров (в разном конструктивном исполнении) и безукоризненно эксплуатируются, т.е. проверены на протяжении многих лет подряд.

Они зарекомендовали себя надежностью и ус­тойчивой работой с любыми типами нагрузок. Здесь работает все тот же принцип: меньше кас­кадов — меньше и неожиданных проблем.

Схема источника питания

Схема одной из конструкций ИП представлена на рисунке. За основу данной схемы взят серийно выпускавшийся много лет тому назад ИП типа ИПС-1. Правда, он рассчитан был лишь на выход­ной ток не более 1 А.

Принципиальная схема источника питания

Сетевой трансформатор, его выключатель и предохранитель со светодиодом индикации под­ключения к электросети, не схеме не показаны. В каждом конкретном ИП исходили от предназначения ИП. От выбора сетевого трансформатора напрямую зависят возможности ИП, в плане максимального тока СН. Несмотря на кажущуюся схемную просто­ту, остановимся на нескольких моментах.

Диодный мост лучше выполнить на диодах Шоттки. Тогда при токе в нагрузке до 4 А этим ди­одам вообще не понадобятся никакие радиаторы. Оксидные конденсаторы фильтра выбирают из со­отношения, не менее 1 -2 тысячи мкФ на один ам­пер тока в нагрузке.

Защита от перегрузки

В этом ИП защита с ограничением тока работает просто, но четко и надежно, а главное — безотказно. Здесь учтено все, что касается «непонятных» выходов из строя транзисторов узла защиты. Так часто забы­вают о токоограничительных резисторах в защитных узлах. И нередко мы видим схемы, где транзистор в схеме защиты, в самый ответственный момент мо­жет выйти из строя. Вслед за ним может отказать и силовой транзистор. А если таковых параллель­но включено несколько? Дело здесь вот в чем.

Во-первых, такая мелочь, как наличие вместо традиционной проволочной перемычки резистора R2 очень важный нюанс. При срабатывании защи­ты сначала переходит в проводящее состояние транзистор VТ2, он, в свою очередь, включает вто­рой транзистор узла защиты VT1. Тот, соответст­венно, быстро открывается. Таким образом, своим переходом К-Э, VТ1 соединяет базу регулиру­ющего напряжение СН транзистора VТ5 с общим проводом схемы СН. Одновременно идет экстрен­ный разряд заряженных до величины почти выход­ного напряжения конденсаторов С9 и С10. Чтобы ограничить величину тока через К-Э переход VТ1, и служит резистор

R2. Ситуация такова, что нель­зя при помощи к-э перехода транзистора напря­мую закорачивать заряженные конденсаторы. Традиционные однотранзисторные схемы, как правило, не обеспечивают такой надежности, как данная схема на двух транзисторах.

Кроме иных положительных качеств, исключа­ется влияние второго каскада (замыкающего ба­зу VТ5 на общий провод) на первый каскад, фор­мирующий токосъем, т.е. являющийся датчиком тока в нагрузке.

Во-вторых, очень важный момент- это схема компенсационного СН на транзисторах VТЗ и VТ4 внутри всего СН. По сути, данная схема — это вы­сококачественный источник образцового напря­жения (ИОН).

Достоинства рассматриваемого СН и ИОН

Во-первых, он сохраняет свою работоспособ­ность при минимальной разнице между входным и выходным напряжением (при его максимуме). Даже при разнице в 1 В схема еще сохраняет свою работоспособность.

Во-вторых, эффективно подавляет пульсации и помехи. Здесь это необычайно важно. Выходное напряжение СН (коллекторы мощных VТ6 и VТ7) определяется напряжением на верхнем (по схеме) выводе резистора R12.

Следовательно, оно будет максимально, когда движок потенциометра находится в верхнем поло­жении. В это время база VТ5 фактически (через помехоподавляющий резистор R13) соединена с коллектором транзистора VТ4 (выходом ИОН).

Значит, выходное напряжение СН фактически приближается к напряжению на базе VТ5. В этом состоит большая универсальность схемы. Какое напряжение будет подано на базу VТ5, почти такое же напряжение, по величине, будет присутство­вать и на выходе СН.

В-третьих важный момент заключается в пост­роении схемы ИОН. Можно легко, с помощью од­ного резистора R9 подстраивать величину напря­жения ИОН. Если поставлена задача обеспечения прецизионного поддержания напряжения, то мож­но достигнуть практически нулевого значения ТКН (для лабораторного варианта ИП). Главное, что ИОН, по сути своей — это уже СН, причем, с высо­кими техническими характеристиками. Если вни­мательно рассмотреть схему на транзисторах VТ5- VТ7, то можно увидеть, что они образуют мощный составной транзистор по схеме Шикпаи. Такая схе­ма обладает минимальным выходным сопротивле­нием за счет 100% отрицательной обратной связи (ООС) по напряжению посредством диода VD7.

Иначе говоря, данная схема является лабора­торным ИП, если все выполнить надлежащим об­разом. Для этого нужны прецизионные резисто­ры R6-R10. И не столько важно процентное отклонение его номинала, сколько нужна долго­временная стабильность сопротивлений этих ре­зисторов. Подстроечный R9, после настройки выходного напряжения, заменяют двумя обычны­ми прецизионными резисторами, предваритель­но измерив сопротивление «половинок» подстроечного резистора R9.

Повторяемость схемы

Самое главное, что нужно подчеркнуть особо. Схема обладает превосходной повторяемостью! Многочисленные эксперименты, направленные на умощнение схемы доказывали, что это сделать несложно. Схема допускает постоянный ток 10 А в нагрузке, при условии, что радиаторы VТ6, VТ7 имеют принудительное охлаждение. Доста­точно даже одного 12 В кулера. По крайней мере, при токе 10 А даже один кулер нормально справ­ляется с отводом тепла от двух экземпляров КТ827, размещенных на одном игольчатом ради­аторе с охлаждающей поверхностью 1000 см

2.

Применением кулеров (или других вентилято­ров обдува радиаторов) мы избегаем использова­ния очень громоздких радиаторов для VТ6 и VТ7.

Самым опасным является режим КЗ на выходе СН. Данный СН при КЗ или ограничении выходно­го тока работает в режиме генератора стабильно­го тока (ГСТ).

Конструкция и детали

Трансформатор

По сути, трансформатор — это ахиллесова пя­та большинства конструкций ИП. Качественный се­тевой трансформатор (СТ) — это почти всегда сво­еобразная проблема. Если приобрели готовый (заводской) или самостоятельно намотанный, то необходимо СТ испытать на той мощности, кото­рую реально мы будем снимать. Настоящий пере­грев СТ наступает после 30-45 минут работы, при подключенной максимально допустимой для СТ нагрузке. По нагреву СТ и отбраковывают его.

Иногда считают, что если диаметр провода вто­ричной обмотки составляет 1,8- 2,0 мм, то СТ, мол, стопроцентно выдержит длительно ток 10 А в на­грузке. При этом, опускается, каким проводом на­мотана первичная обмотка? Достаточно ли сечение магнитопровода СТ? Нюанс как раз в том и заклю­чается, что кратковременно СТ может выдерживать значительно больше, чем от него требуется. Но че­рез час трансформатор превращается в печку. В та­ких случаях максимальная мощность СТ оказывает­ся вдвое меньше той, от которой он так перегревается.

Диоды выпрямительного моста

Они могут быть, в принципе, любыми 20-амперными. Но, диоды Шоттки здесь, в низковольтных и сильноточных схемах вне конкуренции. На них малые падения напряжений, следовательно, они меньше греются. Они заменимы любыми анало­гичными диодами Шоттки, например, зарубежны­ми: 18ТQ045 (18А, 45В), 20ТQ40 (20А, 40В), сбор­ками Шотки: 20СТQ045 (20А, 45В), 25СТQ045 (25А, 45В) и т.д. Диоды КД522 с любой буквой. Замени­мы практически любыми кремниевыми на ток 50 мА и более, на напряжение 50 В и больше. Это могут быть и диоды старых типов Д220, Д223, и более новые КД518 и т.п.

Транзисторы

В позициях VТ1, VТ4 использовались: КТ315Г, КТ312В, КТ503Е, КТ815Б, КТ3102 (А-Г), ВС547С. В позициях VТ2, VТЗ, VТ5 применялись КТ361, КТ3107 (А, Б, И), КТ502Е, ВС557С. В позициях VТ6, VТ7- КТ827А или Б. В менее мощных схемах ИП применяли и КТ829. При двух параллельно вклю­ченных КТ829 ток в нагрузке не превышал 5 А. Пластмассовые корпуса таких транзисторов, очень удобны простотой крепежа на радиаторе.

Для четырех совместно работающих КТ829 ток нагрузки составляет до 10 А. Схема подклю­чения двух дополнительных транзисторов, к двум имеющимся силовым транзисторам иден­тична представленной на рисунке. То есть, для каж­дого нового дополнительного транзистора требуется и два новых резистора: один в цепи базы, а второй в цепи эмиттера. Эти уравнива­ющие резисторы — это обязательный атрибут данной конфигурации схемы. Необходимо рав­номерно распределить токи между всеми парал­лельно включенными транзисторами.

Если это не сделано, то транзистор с наиболь­шим значением h21Э всю нагрузку примет на себя. Иначе говоря, транзистор с наибольшим значени­ем h21Э и наименьшим UКЭНАС быстро перегреется, если ИП испытывают при полной мощности, кото­рая должна распределяться поровну на все транзи­сторы. И поскольку рассеиваемая мощность может превысить 60 Вт для пластмассового КТ829, то он вскоре пробивается (как правило, происходит про­бой К-Э). Тоже самое происходит и с КТ827, толь­ко они более надежные и выносливые, чем КТ829. И долго могут работать, когда на одном транзисто­ре мощность намного больше, чем на другом. Вы­равнивать эмиттерные токи быстрее и легче подбо­ром базовых резисторов в цепи КТ827. Номиналы при этом могут отличаться весьма существенно (в разы и даже на порядок). Надо проследить, чтобы на максимальном токе через нагрузку имело мес­то наиболее правильное (равномерное) распреде­ление токов через транзисторы. И не столь важно, что там будет «твориться» асимметрия в базовых цепях КТ827. Главное, что падения напряжений на эмиттерных резисторах равными будут хотя бы в диапазоне токов 50-100%. То есть, при таких токах, где перекосы в режимах работы транзисторов при­водят к их отказам.

Конструкция ИП

Конструктивно рассматриваемые ИП выполня­лись по-разному. Элементы схемы СН размещали как на печатных платах, так и методом навесного монтажа, он подходит больше всего тогда, когда не предполагается экспериментировать с ИП.

Проблема с корпусами решалась также по-разному. Самодельный корпус — это масса механиче­ской работы. Поэтому старались корпус подобрать от чего-нибудь заводского.

С датчиком тока для амперметра прекрасно справляется резистор R5. В качестве индикатора подходит любой вольтметр. Стрелочные приборы, несмотря на цифровую моду, имеют серьезное преимущество при динамическом характере по­требляемого от ИП тока нагрузкой.

Автор: Алексей Зызюк, г. Луцк

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Схема регулируемого блока питания

Содержание:

  1. Источники питания линейного типа
  2. Схема и принцип работы импульсных БП
  3. Регулировка и стабилизация
  4. Плюсы и минусы различных типов устройств
  5. Регулируемый источник питания: как сделать самому
  6. Видео

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.


electric-220.ru

Блок питания с регулировкой напряжения: технические характеристики

Начинающие радиолюбители часто изготавливают блоки питания с регулировкой напряжения. Это очень нужный прибор, так как без него не сможет работать аппаратура. Но нужно учитывать, что для работы техники может потребоваться разное напряжение – от 1,5 до 30 В. И не хочется каждый раз делать новый блок питания, мотать трансформаторы. Ведь намного проще сделать один, но универсальный, который можно использовать в любой самоделке.

Блок питания персонального компьютера

В том случае, если у вас имеется блок питания от настольного ПК, можно воспользоваться ним. Для этого нужно выполнить такие манипуляции:

  1. Снимите верхнюю крышку.
  2. Далее, используя паяльник, уберите все лишние провода. Нужно оставить по 1-2 провода каждого цвета.
  3. Соедините зеленый провод (он в жгуте один такой) с черным (корпусом). Можно просто установить перемычку на плате.
  4. Чтобы сделать блок питания с регулировкой напряжения своими руками, необходимо провести замеры на каждом выводе.
  5. Подключите провода к соответствующим гнездам или к переключателю.

Такой блок питания позволяет получить несколько напряжений – 3, 3В, 5В, 12В. Этого вполне достаточно для полноценной работы большинства приборов. Даже для зарядки мобильных телефонов можно использовать такой блок.

Самый простой способ

Проще всего окажется сделать блок питания со ступенчатой регулировкой напряжения на выходе. Наверняка вы не раз видели такие. На них имеется переключатель на несколько положений, каждое из которых соответствует определенному значению напряжения. Надежно ли это? В качестве лабораторного блока питания с регулировкой напряжения такое устройство может работать недолго.

Причина – очень маленький ток на выходе, и подключить мощную нагрузку вряд ли получится. Даже погонный метр светодиодной ленты будет светиться с малой яркостью. Чтобы не использовать в самоделках большие тумблеры или переключатели, можно на передней панели прибора установить несколько гнезд. В них будут вставляться штекеры. Главное, правильно подписать все гнезда, чтобы не сжечь аппаратуру.

Как сделать трансформатор

Чтобы создать такой блок, потребуется самостоятельно изготовить трансформатор – перемотать вторичную обмотку. И обязательно сделайте расчет напряжения на один виток. Для этого можно поступить следующим образом:

  1. Полностью снимаете вторичную обмотку, если она имеется.
  2. Наматываете 10 витков провода и собираете магнитопровод трансформатора.
  3. Включаете трансформатор в сеть и проводите замер напряжения на вторичной обмотке.

Например, вы выяснили, что с 10 витков можно снять 1 В. Следовательно, вам потребуется намотать для напряжения на выходе в 30 В ровно 300 витков. А что если вам нужно несколько значений напряжений? Для этого сделайте отводы от соответствующих витков.

Выпрямитель

Выпрямитель – это часть блока питания, которая позволяет преобразовать переменное напряжение в постоянное. Изготавливается он из полупроводниковых диодов. Существует несколько типов схем включения:

  1. Однополупериодная – применяется всего один полупроводник. Очень низкая эффективность. Схема может использоваться для питания аппаратуры непродолжительное время. Кроме того, у конструкций такого типа высокий уровень помех.
  2. Двухполупериодная – применяется два диода. Эффективность немного выше, нежели у предыдущей, но далека от идеала.
  3. Удвоение напряжения – состоит их конденсаторов и диодов. Позволяет увеличить напряжение, но сила тока при этом уменьшается.
  4. Мостовая – содержит в себе четыре полупроводника. Эффективность у схемы очень высокая, поэтому она используется почти во всех приборах.

Нужно отметить, что существуют различные мостовые сборки. Не нужно сверяться со схемой и соединять диоды – достаточно на прибор подать переменное напряжение, а с него снять постоянное.

Блок фильтров и стабилизации

Именно так можно назвать часть схемы, в которой устанавливаются электролитические конденсаторы, резисторы и дроссели. Последние позволяют избавиться от возможного появления токов высокой частоты. Конденсатор необходим для того, чтобы убрать в постоянном токе переменную составляющую. Если вы изготавливаете лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и тока, то нужно позаботиться о том, чтобы на выходе все параметры были стабильны. Как это сделать?

Для этого применяются стабилитроны – это устройства, которые выравнивают значение напряжения. Причем существуют приборы полупроводниковые и вакуумные. В любом случае при превышении напряжения излишки его преобразуются в тепло. Поэтому необходимо обеспечивать хорошее охлаждение прибора. Можно даже установить вентилятор для охлаждения. Для того чтобы конденсатор после отключения быстрее разряжался, на выходе устанавливается постоянный резистор.

Блок регулировки напряжения

Изготовить такое устройство можно на транзисторах или специальных сборках. Очень часто в радиолюбительской практике используются изделия типа LM317T. Для того чтобы сделать устройство на его основе, нужно иметь следующие детали:

  1. Непосредственно сборку LM317T.
  2. Диодный мост (или 4 одинаковых диода).
  3. Два электролитических конденсатора – 1000 и 100 мкФ. Напряжение не менее 50 В.
  4. Постоянное сопротивление 200 Ом.
  5. Переменный резистор 6,8 кОм.

Переменный резистор предназначен для корректировки выходного напряжения. Если у вас имеются цифровые приборы – вольтметр и амперметр, то можно установить их на выходе блока питания. Учтите, что последний включается в разрыв провода (например, плюсового). А вольтметр соединяется с плюсом и минусом. После окончательной сборки можно не делать градуировку на передней панели.

Трансформатор для конструкции можно позаимствовать от любой бытовой техники. Желательно, чтобы мощность у него была достаточной. Неплохие результаты показывает трансформатор ТВК или ТВЗ (выходной кадровой развертки и звука ламповых телевизоров соответственно). Первичная обмотка у них рассчитана на подключение к бытовой сети 220 В. Вполне возможно, что вторичную придется перемотать. Желательно использовать провод с максимальным сечением. Это позволит выдать больший ток, как следствие – получится подключить без особых проблем любую аппаратуру.

fb.ru

Генератор импульсов с регулируемой скважностью и частотой

Иногда в радиолюбительском деле нужен генератор с изменяемым коэффициентом заполнения (КЗ) для проверки различных схем, силовых выходных каскадов ИИП и тп. А также для проверки самой микросхемы ШИМ.

Генератор собран на распространённом ШИМе UC3843 компании Unitrode или аналогичном.

Для увеличения надёжности по питанию на входе стоит интегральный стабилизатор LM7812, так как потребляемый ток непосредственно самим генератором (без нагрузки) не превышает 25..30мА, я применил стабилизатор в ТО92 исполнении.

Диод D1 защита от дурака (или просто невнимательности).

Резистор R5 ограничивает выходной ток, защищая микросхему в случае короткого замыкания выхода. Резистор R1 ограничивает максимальную частоту и является времязадающим вместе с конденсатором С1. Конденсаторы С4, С5 шунтируют питание стабилизатора, С3 питание ШИМа, а конденсатор С2 фильтрует выходное напряжение источника опорного напряжения, которое при исправной микросхеме должно быть около 5 вольт.

Далее, переменники:
RV1 (50 кОм) — является частью времязадающей RC цепочки и, соответственно, регулирует частоту генератора, в верхнем положении частота минимальна.
RV2 (5 кОм) — регурирует коэффициент заполнения генератора (КЗ, скважность).
RV3 (1 кОм) — позволяет подстроить более точно рабочую точку цепи обратной связи для того, чтобы регулятор RV2 позволял регулировать КЗ от минимума до максимума.

Конструкция в налаживании не нуждается и при исправных деталях и правильном монтае начинает работать сразу. Буржуйский 2N2222 можно заменить на наш КТ3102 или любой подобный. Конденсаторы С2, С3, С4 и С5 являются не обязательными для работоспособности схемы, как впрочем и R5.

При указанных на схеме номиналах частота генератора регулируется примерно от 16,9 кГц до 250 кГц, ближе к максимальной частоте фронты немного пологие и составляют около 0.2мксек, максимальная скважность ограничена примерно на уровне 90%

Схема работоспособна в диапазоне от 12 до 30в, если удалить стабилизатор, то нижняя граница расширится до 9в, но тогда будет опасно питать конструкция напряжением выше 20в: как показала практика при 30в питания UC3843 разлетается на куски, стараясь попасть в глаза или лицо. Я выполнил конструкцию на одностороннем стеклотекстолите толщиной 1,5мм при помощи ЛУТ, размеры платы 30х37мм, перемычек нет.

После распайки компонентов и промывки от флюса рекомендую покрыть сторону с дорожками цапонлаком.

Я применял как smd, так и классически компоненты, желающие могут изменить разводку, как им будет удобнее.
Микросхема вставляется в DIP8 панельку, что позволяет проверять микросхемы, ничего не перепаивая. Плату в формате lay для Sprint Layout можно скачать по этой ссылке.

Вот так это выглядит:

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

cxema.org — Мощный импульсный блок питания до 4кВт

Этот проект является одним из самых долгих, который делал. Заказал блок питания один человек для усилителя мощности.
Ранее никогда не довелось делать такие мощные импульсники стабилизированного типа, хотя опыт в сборке ИИП довольно большой. Проблем во время сборки было много. Изначально хочу сказать, что схема часто встречается в сети, а если точнее, то на сайте интервалка, но…. схема изначально не идеальна, с ошибками и скорее всего ничего не заработает, если собрать точно по схеме с сайта.


В частности изменил схему подключения генератора, взял схему с даташита. Переделал узел питания управляющей цепи, вместо параллельно соединенных 2-х ваттных резисторов, задействовал отдельный ИИП 15 Вольт 2 Ампер, что дало возможность избавиться от многих хлопот.
Заменил некоторые компоненты под свои удобства и все запустил по частям, настроив каждый узел отдельно.
Несколько слов о конструкции блока питания. Это мощный импульсный сетевой блок питания по мостовой топологии, имеет стабилизацию выходного напряжения, защиту от кз и перегруза, все эти функции подлежат регулировке.
Мощность в моем случае 2000 ватт, но схема без проблем позволит снять до 4000 ватт, если заменить ключи, мост и напичкать электролитов на 4000 мкФ. На счет электролитов — емкость подбирается исходя из расчета 1 ватт — 1мкФ.
Диодный мост — 30 Ампер 1000 Вольт — готовая сборка, имеет свой отдельный обдув (кулер)
Сетевой предохранитель 25-30 Ампер.
Транзисторы — IRFP460, старайтесь подобрать транзисторы с напряжением 450-700 Вольт, с наименьшей емкостью затвора и с наименьшим сопротивлением открытого канала ключа. В моем случае эти ключи были единственным вариантом, хотя в мостовой схеме обеспечить заданную мощность они могут. Устанавливаются на общий теплоотвод, обязательно нужно изолировать их друг от друга, теплоотвод нуждается в интенсивном охлаждении.
Реле режима плавного пуска — 30 Ампер с катушкой 12 Вольт. Изначально, когда блок подключается в сеть 220 Вольт пусковой ток на столь велик, что может спалить мост и еще много чего, поэтому режим плавного пуска для блоков питания такого ранга необходим. При подключении в сеть через ограничительный резистор (цепочка последовательно соединенных резисторов 3х22Ом 5 Ватт в моем случае) заряжаются электролиты. Когда напряжение на них достаточно велико, срабатывает блок питания управляющей цепи (15 Вольт 2 Ампер), который и замыкает реле и через последний подается основное (силовое) питание на схему.
Трансформатор — в моем случае на 4-х кольцах 45х28х8 2000НМ, сердечник не критичен и все, что с ним связано придется рассчитать по специализированным программам, тоже самое с выходными дросселями групповой стабилизации.

Мой блок имеет 3 обмотки, все они обеспечивают двухполярное напряжение. Первая (основная, силовая) обмотка на +/-45 Вольт с током 20 Ампер — для запитки основных выходных каскадов (усилителя по току) УМЗЧ, вторая +/-55 вольт 1,5Ампер — для запитки дифф каскадов усилителя, третья +/-15 для запитки блока фильтров.

Генератор построен на TL494, настроен на частоту 80 кГц, дальше драйвера IR2110 для управления ключей.
Трансформатор тока намотан на кольце 2000НМ 20х12х6 — вторичная обмотка намотана проводом МГТФ 0,3мм и состоит из 2х45витковв.
В выходной части все стандартно, в качестве выпрямителя для основной силовой обмотки задействован мост из диодов KD2997 — с током 30 ампер. Мостом для обмотки 55 вольт стоят диоды UF5408, а для маломощной обмотки 15 Вольт — UF4007. Использовать только быстрые или ультрабыстрые диоды, хотя и можно обычные импульсные диоды с обратным напряжением не менее 150-200 Вольт (напряжение и ток диодов зависит от параметров обмотки).
Конденсаторы после выпрямителя стоят на 100 Вольт (с запасом), емкость 1000мкФ, но разумеется на самой плате усилителей будут еще.

Устранение неполадок начальной схемы.
Приводить свою схему не буду, поскольку она мало чем отличается от указанной. Скажу только, что в схеме 15 вывод ТЛ отцепляем от 16 и припаиваем к 13/14 выводам. Дальше убираем резисторы R16/19/20/22 2 ватт, и питаем узел управления отдельным блоком питания 16-18 Вольт 1-2 ампер.
Резистор R29 заменяем на 6,8-10кОм. Исключаем из схемы кнопки SA3/SA4 (ни в коем случае не замкнуть их! будет бум!). R8/R9 заменяем — при первом же подключении они выгорят, поэтому заменяем на резистор 5 ватт 47-68Ом, можно использовать несколько последовательно соединенных резисторов с указанной мощностью.
R42 — заменяем на стабилитрон с нужным напряжением стабилизации. Все переменные резисторы в схеме очень советую использовать многооборотного типа, для наиболее точной настройки.
Минимальная грань стабилизации напряжения 18-25 Вольт, дальше уже пойдет срыв генерации.

Во многих источниках упомянули, что данный блок не включается без нагрузки — но это не так! Он очень даже хорошо запускается и на всех обмотках есть напряжение.
Никогда не выставляйте максимальное выходное напряжения — блок может в нагруженном состоянии издавать свист — на своем опыте понял, что это полностью безопасно, но неприятно.

С уважением — АКА КАСЬЯН

  • < Назад
  • Вперёд >

vip-cxema.org

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ С РЕГУЛИРОВКОЙ ЧАСТОТЫ

   Как-то попросили меня сделать простую мигалку, чтоб реле управлять или маломощной лампочкой мигать. Собирать простейший мультивибратор, будь то симметричный или не симметричный, как-то банально, да и схема нестабильна и не совсем надежна, при том что работать она должна при напряжение 24 вольта в грузовом автомобиле, да и еще размеры иметь не слишком большие.

Схема

   Поискав по сети схемы, решил по даташиту включить популярную микросхему NE555N. Прецизионный таймер, стоимость которого очень мала – порядка 10 рубликов за микросхему в дип корпусе! Но так как нагрузка у нас не совсем слабая, и может потребоваться большие токи относительно питания таймера, то нам нужен какой-то ключ, которым и будет управлять сам таймер.

   Можно взять обычный транзистор, но он будет греться ввиду больших потерь из-за больших падений на переходах – поэтому взял высоковольтный полевой транзистор на несколько ампер тока, такому ключу при токе даже в 2 ампера не потребуется радиатор вообще.

   Сам таймер 555 имеет ограничения в питающем напряжение – порядка 18 вольт, хотя уже и при 15 может смело вылететь, поэтому собираем цепочку из ограничительного резистора и стабилитрона с фильтрующим конденсатором по входу питания!

   В схему введен регулятор, дабы можно было вращая ручку регулятора изменить частоту импульсов вспышки лампочки или срабатывания реле. Если же регулировка не требуется, можно подстроить частоту на нужные, замерить сопротивление и впаять потом готовое. На приведённой выше — сразу 2 регулятора, которыми меняется скважность (отношение включенного состояния выхода к выключенному). Если требуется соотношение 1:1 — убираем всё кроме одного переменного резистора.

Видео

   Часть элементов выполнено в дип корпусах, часть в смд — для компактности и лучшей компоновки в целом. Схема генератора импульсов заработала после включения практически сразу, осталось только подстроить под нужную частоту. Плату желательно залить термоклеем или поставить в корпус из пластика, дабы автовладельцы не догадались ее прикрутить напрямую к корпусу или положить на что-то металлическое.

   Схемы автоматики

elwo.ru

Блок регулирования напряжения и тока для простого лабораторного источника питания

Описание

В любой радиолюбительской мастерской не обойтись без источника питания с возможностью изменения величины напряжения в широких пределах. Представленное устройство предназначено для регулирования напряжения от полвольта почти до величины входного напряжения и регулирования величины ограничения тока нагрузки. При наличии готового нерегулируемого источника питания напряжением 20-30 В и допустимым током нагрузки до 5 А, этот блок позволит сделать источник универсальным.

Схема

За основу взята распространённая схема (рис.1), обсуждаемая на некоторых радиолюбительских форумах.

Рисунок 1. Вырезка из журнала Радио.

Честно говоря, стабилизированной эту схему назвать нельзя однозначно, но тем не менее я рекомендую её для начинающих радиолюбителей, нуждающихся в регулируемом источнике питания. Схема хороша тем, что позволяет регулировать напряжение в широких пределах, а также ограничивать ток нагрузки, что исключает перегрузку источника питания при коротких замыканиях.

У этой схемы есть один существенный недостаток. При регулировании напряжения, оно изменяется не равномерно. От минимума напряжение нарастает очень медленно, но ближе к максимуму процесс становится настолько стремительным, что точная установка требуемого значения весьма затруднительна. По этому поводу на многих форумах не мало соплей и плевков. Не советую уподобляться истерикам и размазывать сопли по этому поводу, всё, что требуется от настоящего радиолюбителя – включать мозг.

Суть проста. Чтобы получить линейный характер регулирования при нелинейном изменении величины регулирования линейным элементом, нужно скорректировать его характеристику в сторону обратной нелинейности… Вот такая не шуточная шутка получилась 🙂

Предлагаю Вам свой вариант схемы, в котором применена отечественная элементная база и добавлен элемент коррекции нелинейности регулировки напряжения – рисунок 2.

 
Рисунок 2. Схема блока регулирования напряжения и ограничения тока нагрузки.

Обратите внимание на подстроечный резистор R7. Его роль как раз и заключается в коррекции характеристики регулирования.

В качестве регулирующего элемента я применил транзистор КТ819ГМ (просто оказался в наличии). Он выполнен в массивном металлическом корпусе и рассчитан на ток коллектора до 15А. Этот транзистор необходимо размещать на радиаторе для эффективного теплоотвода.

В качестве шунта R2 я использовал параллельную спайку пяти двухваттных резисторов 5,1 Ом по 2 Вт каждый. Этот шунт я так же вынес за пределы платы, расположив рядом с радиатором транзистора.

У меня не оказалось переменного резистора 470 Ом, поэтому мне пришлось для R5 использовать резистор 1 кОм, но и при этом номинале ток регулируется достаточно равномерно.

Настройка схемы

Исходная схема (рисунок 1) практически не нуждается в настройке. Переработанная схема (рисунок 2) требует настройки коррекции характера регулирования напряжения. Настройка очень проста.

Подайте на вход напряжение питания (желательно от того источника, который будете брать за основу). Переменный резистор R6 выведите в крайнее положение, при котором напряжение выхода будет максимальным. Измерьте напряжение на выходе схемы. Переведите движок резистора R6 как Вам кажется точно в среднее положение. Подстроечным резистором R7 добейтесь на выходе схемы ровно половины того напряжения, которое измеряли при установке на максимум. Собственно – всё.

Данная коррекция не гарантирует абсолютную линейность регулировки, но визуально Вам покажется, что напряжение меняется идеально равномерно.

Применение

Плюс этой схемы заключается в ограничении максимального тока. Её можно использовать для сборки относительно бюджетного варианта источника питания. Для примера, я использовал в качестве преобразователя сетевого напряжения электронный трансформатор для галогенных ламп. У них есть серьёзный недостаток – отсутствие защиты от перегрузки. Но поскольку регулирующая схема ограничивает ток нагрузки, то практически защищает схему первичного преобразования от КЗ.

Файлы

Схема достаточно проста для повторения даже начинающими радиолюбителями, но, если кого интересует готовая печатка, качайте файл — Регулируемый БП 24 В 5 А

Кроме схемы и печатки в архиве содержится файл таблица с графиком, визуально отражающий изменение харауеристики равномерности регулирования при введении в схему корректирующего резистора, может кому то будет интересно, или даже полезно. Там в красных ячейках можно задавать величину сопротивлений переменного и корректирующего резистора. Изменение характеристики визуально можно наблюдать по представленным в файле графикам.

Предупреждение

Показанный в данной статье способ коррекции пригоден далеко не во всех случаях и может быть непреемлем для отдельного ряда задач!

ВНИМАНИЕ!!! Показанный способ коррекции следует использовать с особой осторожностью, зная принцип работы настраиваемого устройства и хорошо представляя, что Вы делаете! В других схемах при определённых положениях движка резисторов могут возникать недопустимые токи, способные вывести из строя резисторы или иные детали рабочего устройства!!! Используя описанный способ коррекции в своём устройстве вы действуете на свой страх и риск, а ещё лучше, представляете, что делаете. Ни какой ответственности за возможные причинённые неисправности Ваших устройств при применении корректирующего резистора по моей схеме лично я не несу.

Данный способ коррекции в конкретной представленной схеме на рисунке 2 абсолютно безопасен при любых номиналах корректирующего резистора и любых положениях движков корректирующего и переменного резисторов R7 и R6.

Пользуйтесь и наслаждайтесь творческим процессом 🙂

 

volt-info.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.