Переделка компьютерного блока питания — Блоки питания — Источники питания

Подробное описание.

Хороший лабораторный блок питания — это довольно дорогое удовольствие и не всем радиолюбителям оно по карману.
Тем не менее в домашних условиях можно собрать не плохой по характеристикам блок питания, который вполне справится и с обеспечением питания различных радиолюбительских конструкций, и так же может служить и зарядным устройством для различных аккумуляторов.
Собирают такие блоки питания радиолюбители, как правило из компьютерных БП АТХ, которые везде доступны и дешевы.

В этой статье уделено мало внимания самой переделке АТХ, так как переделать компьютерный БП для радиолюбителя средней квалификации в лабораторный, или для каких то иных целей, обычно не составляет особого труда, а вот у начинающих радиолюбителей возникает по этому поводу много вопросов. В основном какие детали в БП нужно удалить, какие оставить, что добавить, чтобы такой БП превратить в регулируемый, ну и так далее.

Вот специально для таких радиолюбителей, я хочу в этой статье подробно рассказать о переделке компьютерных блоков питания АТХ в регулируемые БП, которые можно будет использовать и как лабораторный блок питания, и как зарядное устройство.

Для переделки нам понадобится исправный блок питания АТХ, который выполнен на ШИМ контроллере TL494 или его аналогах.
Схемы блоков питания на таких контроллерах в принципе отличаются друг от друга не сильно и все в основном похожи. Мощность блока питания не должна быть меньше той, которую планируете в будущем снимать с переделанного блока.

Давайте рассмотрим типовую схему блока питания АТХ, мощностью 250 Вт. У блоков питания «Codegen» схема почти не отличается от этой.

Схемы всех подобных БП состоят из высоковольтной и низковольтной части. На рисунке печатной платы блока питания (ниже) со стороны дорожек, высоковольтная часть отделена от низковольтной широкой пустой полосой (без дорожек), и находится справа (она меньше по размеру). Её мы трогать не будем, а будем работать только с низковольтной частью.
Это моя плата и на её примере я Вам покажу вариант переделки БП АТХ.

Низковольтная часть рассматриваемой нами схемы, состоит из ШИМ контроллера TL494, схемы на операционных усилителях, которая контролирует выходные напряжения блока питания, и в случае их несоответствия — даёт сигнал на 4-ю ножку ШИМ контроллера на выключение блока питания.

Вместо операционного усилителя на плате БП могут быть установлены транзисторы, которые в принципе выполняют ту же самую функцию.
Дальше идёт выпрямительная часть, которая состоит из различных выходных напряжений, 12 вольт, +5 вольт, -5 вольт, +3,3 вольта, из которых для наших целей будет необходим только выпрямитель +12 вольт (жёлтые выходные провода).
Остальные выпрямители и сопутствующие им детали необходимо будет удалить, кроме выпрямителя «дежурки», который нам понадобится для питания ШИМ контроллера и куллера.
Выпрямитель дежурки даёт два напряжения. Обычно это 5 вольт и второе напряжение может быть в районе 9-10 вольт (используется для дежурного питания ТЛ-ки).
Мы и будем использовать для постоянного питания ШИМа второй выпрямитель. К нему также подключается и вентилятор (куллер).
На схеме ниже, я пометил высоковольтную часть зелёной линией, выпрямители «дежурки» — синей линией, а всё остальное, что необходимо будет удалить — красным цветом.

Итак всё, что помечено красным цветом — выпаиваем, а в нашем выпрямителе 12 вольт меняем штатные электролиты (16 вольт) на более высоковольтные, которые будут соответствовать будущему выходному напряжению нашего БП. Также необходимо будет выпаять в цепи 12-ой ножки ШИМ контроллера и средней части обмотки согласующего трансформатора — резистор R25 и диод D73 (если они есть в схеме), и вместо них в плату впаять перемычку, которая на схеме нарисована синей линией (можно просто замкнуть диод и резистор не выпаивая их). В некоторых схемах этой цепи может и не быть.

Далее в обвязке ШИМа на первой его ноге оставляем только один резистор, который идёт к выпрямителю +12 вольт.
На второй и третьей ноге ШИМа — оставляем только Задающую RC цепочку (на схеме R48 C28).

На четвёртой ноге ШИМа оставляем только один резистор (на схеме обозначен как R49. Да, ещё во многих схемах между 4-ой ногой и 13-14 ножками ШИМа — обычно стоит электролитический конденсатор, его (если он есть) тоже не трогаем, так как он предназначен для мягкого старта БП. В моей плате его просто не было, поэтому я его поставил.
Ёмкость его в стандартных схемах 1-10 мкФ.
Потом освобождаем 13-14 ножки от всех соединений, кроме соединения с конденсатором, и также освобождаем 15-ю и 16-ю ножки ШИМа.

После всех выполненных операций у нас должно получиться следующее.

Вот как это выглядит у меня на плате (ниже на рисунке).
Дроссель групповой стабилизации я здесь перемотал проводом 1,3-1,6 мм в один слой на родном сердечнике. Поместилось где то около 20-ти витков, но можно этого не делать и оставить тот, что был.

С ним тоже всё хорошо работает.
На плату я так же установил другой нагрузочный резистор, который у меня состоит из двух параллельно включенных резисторов по 1,2 кОм 3W, общее сопротивление получилось 560 Ом.
Родной нагрузочный резистор рассчитан на 12 вольт выходного напряжения и имеет сопротивление 270 Ом. У меня выходное напряжение будет около 40-ка вольт, поэтому я поставил такой резистор.
Его нужно рассчитывать (при максимальном выходном напряжении БП на холостом ходу) на ток нагрузки 50-60 мА. Так как работа БП совсем без нагрузки не желательна, поэтому он и ставится в схему.

Вид платы со стороны деталей.

Теперь что необходимо будет нам добавить в подготовленную плату нашего БП, чтобы превратить его в регулируемый блок питания;

В первую очередь, чтобы не пожечь силовые транзисторы, нам нужно будет решить проблему стабилизации тока нагрузки и защиту от короткого замыкания.
На форумах по переделке подобных блоков, встретил такую интересную вещь — при экспериментах с режимом стабилизации тока, на форуме pro-radio, участник форума DWD привёл такую цитату, приведу её полностью:

«Я как-то рассказывал, что не смог получить нормальную работу ИБП в режиме источника тока при низком опорном напряжении на одном из входов усилителя ошибки ШИМ контроллера.

Более 50мВ — нормально, а меньше — нет. В принципе, 50мВ это гарантированный результат, а в принципе, можно получить и 25мВ, если постараться. Меньше — ни как не получалось. Работает не устойчиво и возбуждается или сбивается от помех. Это при плюсовом напряжении сигнала с датчика тока.
Но в даташите на TL494 есть вариант, когда с датчика тока снимается отрицательное напряжение.
Я переделал схему на этот вариант и получил отличный результат.
Вот фрагмент схемы.

Собственно, всё стандартно, кроме двух моментов.
Во первых, лучшая стабильность при стабилизации тока нагрузки при минусовом сигнале с датчика тока это случайность или закономерность?
Схема прекрасно работает при опорном напряжении в 5мВ!
При положительном сигнале с датчика тока стабильная работа получается только при более высоких опорных напряжениях (не менее 25мВ).
При номиналах резисторов 10Ом и 10КОм ток стабилизировался на уровне 1,5А вплоть до КЗ выхода.
Мне ток нужен больше, по этому поставил резистор на 30Ом.

Стабилизация получилась на уровне 12…13А при опорном напряжении 15мВ.
Во вторых (и самое интересное), датчика тока, как такового у меня нет…
Его роль выполняет фрагмент дорожки на плате длиной 3см и шириной 1см. Дорожка покрыта тонким слоем припоя.
Если в качестве датчика использовать эту дорожку на длине 2см, то ток стабилизируется на уровне 12-13А, а если на длине 2,5см, то на уровне 10А.»

 

Так как этот результат оказался лучше стандартного, то и мы пойдём таким-же путём.

Для начала нужно будет отпаять от минусового провода средний вывод вторичной обмотки трансформатора (гибкую косу), или лучше не выпаивая её (если позволяет печатка) — перерезать печатную дорожку на плате, которая соединяет её с минусовым проводом.

Дальше нужно будет впаять между разрезом дорожки токовый датчик (шунт), который будет соединять средний вывод обмотки с минусовым проводом.

Шунты лучше всего брать из неисправных (если найдёте) стрелочных ампервольтметров (цешек), или из китайских стрелочных или цифровых приборов. Выглядят они примерно так. Вполне достаточно будет куска длинной 1,5-2,0 см.

Можно конечно попробовать поступить и так, как написал выше DWD, то есть если дорожка от косы к общему проводу достаточной длинны, то попробовать её использовать в качестве токового датчика, но я этого делать не стал, у меня плата попалась другой конструкции, вот такая, где обозначены красной стрелкой две проволочные перемычки, которые соединяли вывод косы с общим проводом, а между ними проходили печатные дорожки.

Поэтому после удаления лишних деталей с платы, я выпаял эти перемычки и на их место впаял токовый датчик от неисправной китайской «цешки».
Потом на место припаял перемотанный дроссель, установил электролит и нагрузочный резистор.
Вот ка выглядит кусок платы у меня, где я красной стрелкой пометил установленный токовый датчик (шунт) на месте проволочной перемычки.

Потом отдельным проводом необходимо этот шунт соединить с ШИМом. Со стороны косы — с 15-ой ножкой ШИМа через резистор 10 Ом, а 16-ю ножку ШИМ-а соединить с общим проводом.
С помощью резистора 10 Ом можно будет подобрать максимальный выходной ток нашего БП. На схеме DWD стоит резистор 30 Ом, но начните пока с 10-ти Ом. Увеличение номинала этого резистора — увеличивает максимальный выходной ток БП.

Как я уже раньше говорил, выходное напряжение блока питания у меня около 40-ка вольт. Для этого я перемотал себе трансформатор, но в принципе можно не перематывать, а повысить выходное напряжение другим способом, но для меня этот способ оказался удобнее.
Обо всём этом я расскажу немного позже, а пока продолжим и начнём устанавливать на плату необходимые дополнительные детали, чтобы у нас получился работоспособный блок питания или зарядное устройство.

Ещё раз напомню, что если у Вас на плате между 4-ой и 13-14 ножками ШИМа не стоял конденсатор (как в моём случае), то его желательно добавить в схему.
Так же нужно будет установить два переменных резистора (3,3-47 кОм) для регулировки выходного напряжения (V) и тока (I) и соединить их с нижеприведённой схемой. Провода соединения желательно делать как можно короче.
Ниже я привёл только часть схемы, которая нам необходима — в такой схеме проще будет разобраться.
На схеме вновь установленные детали обозначены зелёным цветом.

Схема вновь установленных деталей.

Приведу немного пояснений по схеме;
— Самый верхний выпрямитель — это дежурка.
— Величины переменных резисторов показаны, как 3,3 и 10 кОм — стоят такие, какие нашлись.
— Величина резистора R1 указана 270 Ом — он подбирается по необходимому ограничению тока. Начинайте с малого и у Вас он может оказаться совсем другой величины, например 27 Ом;
— Конденсатор С3 я не пометил, как вновь установленные детали в расчёте на то, что он может присутствовать на плате;
— Оранжевой линией обозначены элементы, которые может придётся подбирать или добавлять в схему в процессе наладки БП.

Дальше разбираемся с оставшимся 12-ти вольтовым выпрямителем.
Проверяем, какое максимальное напряжение способен выдать наш БП.
Для этого временно отпаиваем от первой ноги ШИМа — резистор, который идёт на выход выпрямителя (по схеме выше на 24 кОм), затем нужно включить блок в сеть, предварительно соединить в разрыв любого сетевого провода, в качестве предохранителя — обычную лампу накаливания 75-95 Вт. Блок питания в этом случае выдаст нам максимальное напряжение, на которое он способен.

Прежде, чем включать блок питания в сеть, убедитесь, что электролитические конденсаторы в выходном выпрямителе заменены на более высоковольтные!

Все дальнейшие включения БП производить только с лампой накаливания, она убережёт БП от аварийных ситуаций, в случае каких либо допущенных ошибок. Лампа в этом случае просто загорится, а силовые транзисторы останутся целыми.

Дальше нам нужно зафиксировать (ограничить) максимальное выходное напряжение нашего БП.
Для этого резистор на 24 кОм (по схеме выше) от первой ноги ШИМа, меняем временно на подстроечный, например 50 кОм, и выставляем им необходимое нам максимальное напряжение. Желательно выставить так, что бы оно было меньше процентов на 10-15 от максимального напряжения, которое способен выдать наш БП. Вернее даже не желательно, а необходимо, для того, чтобы остался небольшой запас для регулировки ШИМ, то есть для стабилизации напряжения и тока.
Потом на место подстроечного резистора впаять постоянный.

Если Вы планируете этот БП использовать в качестве зарядного устройства, то штатную диодную сборку используемую в этом выпрямителе, можно оставить, так как её обратное напряжение 40 вольт и для зарядного устройства она вполне подойдёт.
Тогда максимальное выходное напряжение будущего зарядного нужно будет ограничить выше описанным способом, в районе 15-16 вольт. Для зарядного устройства 12-ти вольтовых АКБ это вполне достаточно и повышать этот порог не нужно.
Если планируете использовать Ваш переделанный БП в качестве регулируемого блока питания, где выходное напряжение будет больше 20-ти вольт, то эта сборка уже не подойдёт. Её нужно будет заменить на более высоковольтную с соответствующим током нагрузки.
Себе на плату я поставил две сборки в параллель по 16 ампер и 200 вольт.
При конструировании выпрямителя на таких сборках, максимальное выходное напряжение будущего блока питания может быть от 16-ти и до 30-32 вольт. Всё зависит от модели блока питания.
Если при проверке БП на максимально-выдавамое напряжение, БП выдаёт напряжение меньше планируемого, и кому то нужно будет больше напряжения на выходе (30-40 вольт например), то нужно будет вместо диодной — сборки собрать диодный мост, косу отпаять от своего места и оставить висеть в воздухе, а минусовой вывод диодного моста соединить на место выпаянной косы.

Схема выпрямителя с диодным мостом.

С диодным мостом выходное напряжение блока питания будет в два раза больше.
Очень хорошо для диодного моста подходят диоды КД213 (с любой буквой), выходной ток с которыми может достигать до 10-ти ампер, КД2999А,Б (до 20-ти ампер) и КД2997А,Б (до 30-ти ампер). Лучше всего конечно последние.
Все они выглядят вот так;

Нужно будет в таком случае продумать крепление диодов к радиатору и изоляцию их друг от друга.
Но я пошёл другим путём — просто перемотал трансформатор и обошёлся, как говорил выше. двумя диодными сборками в параллель, так как на плате было для этого предусмотрено место. Для меня этот путь оказался проще.

Перемотать трансформатор особого труда не составляет и как это сделать — рассмотрим ниже.

Для начала выпаиваем трансформатор из платы и смотрим по плате, к каким выводам припаяны 12-ти вольтовые обмотки.

В основном встречаются двух видов. Такие, как на фото.
Дальше нужно будет разобрать трансформатор. Проще конечно будет справиться с меньшими по размеру, но и бОльшие тоже поддаются.
Для этого нужно очистить сердечник от видимых остатков лака (клея), взять небольшую ёмкость, налить в неё воды, положить туда трансформатор, поставить на плиту, довести до кипения и «поварить» наш трансформатор 20-30 минут.

Для меньших трансформаторов это вполне достаточно (можно и меньше) и подобная процедура абсолютно не повредит сердечнику и обмоткам трансформатора.
Потом, придерживая сердечник трансформатора пинцетом (можно прямо в таре) — острым ножом пробуем отсоединить ферритовую перемычку от Ш-образного сердечника.

Делается это довольно легко, так как лак размягчается от такой процедуры.
Дальше так же аккуратно, пробуем освободить каркас от Ш-образного сердечника. Это тоже довольно просто делается.

Потом сматываем обмотки. Сначала идёт половина первичной обмотки, в основном около 20-ти витков. Сматываем её и запоминаем направление намотки. Второй конец этой обмотки можно и не отпаивать от места его соединения с другой половиной первички, если это не мешает дальнейшей работе с трансформатором.

Потом сматываем все вторички. Обычно идёт 4 витка сразу обеих половин 12-ти вольтовых обмоток, потом 3+3 витка 5-ти вольтовых. Всё сматываем, отпаиваем от выводов и наматываем новую обмотку.
Новая обмотка будет содержать 10+10 витков. Наматываем её проводом, диаметром 1,2 — 1,5 мм, или набором более тонких проводов (легче мотать) соответствующего сечения.
Начало обмотки припаиваем к одному из выводов, к которым была припаяна 12-ти вольтовая обмотка, мотаем 10 витков, направление намотки роли не играет, выводим отвод на «косу» и в том же направлении, что и начинали — мотаем ещё 10 витков и конец припаиваем на оставшийся вывод.
Дальше изолируем вторичку и наматываем на неё, смотанную нами ранее, вторую половину первички, в том же направлении, как она была намотана ранее.
Собираем трансформатор, впаиваем в плату и проверяем работу БП.

Если в процессе регулировки напряжения возникают какие либо посторонние шумы, писки, трески, то чтобы избавиться от них, нужно будет подобрать RC-цепочку, обведённую оранжевым эллипсом ниже на рисунке.

В некоторых случаях можно совсем убрать резистор и подобрать конденсатор, а в некоторых без резистора нельзя. Можно будет попробовать добавить конденсатор, или такую же RC цепочку, между 3 и 15 ножками ШИМа.
Если это не помогает, то нужно установить дополнительные конденсаторы (обведены оранжевым), номиналы их приблизительно 0,01 мкф. Если это мало помогает, то установить ещё и дополнительный резистор 4,7 кОм от второй ноги ШИМа к среднему выводу регулятора напряжения (на схеме не показан).

Потом нужно будет нагрузить выход БП, например автомобильной лампой ватт на 60, и попробовать регулировать ток резистором «I».
Если предела регулировки тока будет мало, то нужно увеличить номинал резистора, который идёт от шунта (10 Ом), и снова попробовать регулировать ток.
Не следует ставить вместо этого резистора подстроечный, изменяйте его величину, только установкой другого резистора с большим или меньшим номиналом.

Может случиться так, что при увеличении тока — лампа накаливания в цепи сетевого провода загорится. Тогда нужно уменьшить ток, выключить БП и вернуть номинал резистора к предыдущему значению.

Ещё, для регуляторов напряжения и тока, лучше всего попробовать приобрести регуляторы СП5-35, которые бывают с проволочными и жесткими выводами.

Это аналог многооборотных резисторов (всего на полтора оборота), ось которого совмещена с плавным и грубым регулятором. Регулируется сначала «Плавно», потом когда у него заканчивается предел, начинает регулироваться «Грубо».
Регулировка такими резисторами очень удобна, быстра и точна, гораздо лучше, чем многооборотником. Но если их достать не удастся, то приобретите обычные многооборотные, такие например;

Ну вот вроде я всё Вам и рассказал, что планировал довести по переделке компьютерного БП, и надеюсь, что всё понятно и доходчиво.

Если у кого-то возникнут какие либо вопросы по конструкции блока питания, задавайте их ЗДЕСЬ на форуме.

Удачи Вам в конструировании!

 

Импульсный лабораторный блок питания на TL494

Импульсный блок питания или линейный. История вопроса

Наверно ни для кого не секрет, что большинство специалистов, радиолюбителей и просто технически грамотных покупателей источников питания с опаской относятся к импульсным блокам питания, отдавая предпочтение линейным.

Причина проста и понятна. Репутация импульсных блоков питания серьезно подорвана еще в 80-х годах, во времена массовых отказов отечественных цветных телевизоров, низкокачественной импортной видеотехники, оснащенных первыми импульсными блоками питания.

Что мы имеем на сегодняшний день? Практически во всех современных телевизорах, видеоаппаратуре, бытовой технике, компьютерах используются импульсные блоки питания. Все меньше и меньше сфер применения линейных (аналоговых, параметрических) источников. Линейный источник электропитания сегодня в бытовой аппаратуре практически не найдёшь. А стереотип остался. И это не консерватизм, несмотря на бурный прогресс электроники, преодоление стереотипов происходит очень медленно.

Давайте попробуем объективно посмотреть на сегодняшнее положение и попробуем изменить мнение специалистов. Рассмотрим «стереотипные» и присущие импульсным блокам питания недостатки: сложность, ненадёжность, помехи.

Импульсный блок питания. Стереотип «сложность»

Да, импульсные блоки питания сложные, точнее сказать сложнее аналоговых, но намного проще компьютера или телевизора. Вам не нужно разбираться в их схемотехнике, так же как и в схемотехнике цветного телевизора. Оставьте это профессионалам. Для профессионалов там нет ничего сложного.

Импульсный блок питания. Стереотип «ненадёжность»

Элементная база импульсного блока питания не стоит на месте. Современная комплектация, применяемая в импульсных блоках питания, позволяет сегодня с уверенностью сказать: ненадёжность – это миф. В основном надежность импульсного блока питания, как и любого другого оборудования, зависит от качества применяемой элементной базы. Чем дороже импульсный блок питания, тем дороже элементная база в нем. Высокая интеграция позволяет реализовать большое количество встроенных защит, которые порой недоступны в линейных источниках.

Импульсный блок питания. Стереотип «помехи»

В схемотехнике импульсных блоков питания заложено формирование мощных импульсов и затухающих колебаний в обмотках трансформатора. Эти коммутационные процессы предопределяют широкий спектр паразитного излучения. Поэтому корпус и соединительные провода источника могут стать антенной для излучения радиопомех. Но если конструкция импульсного блока питания тщательно проработана, о помехах можно забыть. Кроме этого, благодаря современным технологиям импульсные блоки питания позволяют существенно сгладить пульсации сетевого напряжения.

Высокое напряжение и не только

А какие достоинства импульсного блока питания?

Импульсный блок питания.

Высокий КПД

Высокий КПД (до 98%) импульсного блока питания связан с особенностью схемотехники. Основные потери в аналоговом источнике это сетевой трансформатор и аналоговый стабилизатор (регулятор). В импульсном блоке питания нет ни того ни другого. Вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора — ключевой элемент. Поскольку основную часть времени ключевые элементы либо включены, либо выключены, потери энергии в импульсном блоке питания минимальны. КПД аналогового источника может быть порядка 50 %, то есть половина его энергии (и ваших денег) уходит на нагрев окружающего воздуха, проще говоря, улетают на ветер.

Импульсный блок питания. Небольшой вес

Импульсный блок питания имеет меньший вес за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса импульсного блока питания в разы меньше аналогового.

Импульсный блок питания. Меньшая стоимость

Спрос рождает предложение. Благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности сегодня мы имеем низкие цены силовой базы импульсных блоков питания. Чем больше выходная мощность, тем дешевле стоит источник по сравнению со стоимостью аналогичного линейного источника. Кроме того, главные компоненты аналогового источника (медь, железо трансформатора, радиаторы из алюминия) постоянно дорожают.

Импульсный блок питания. Надёжность

Вы не ослышались, надежность. На сегодняшний момент импульсные блоки питания надёжнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например, от короткого замыкания, перегрузки, скачков напряжения, переполюсовки выходных цепей. Высокий КПД обуславливает меньшие теплопотери, что в свою очередь обуславливает меньший перегрев элементной базы импульсного блока питания, что так же является показателем надёжности.

Импульсный блок питания. Требования к сетевому напряжению

Что творится в отечественных электросетях, вы наверно знаете не понаслышке. 220 Вольт в розетке скорее редкость, чем норма. А импульсные блоки питания допускают широчайший диапазон питающего напряжения, недостижимого для линейного. Типовой нижний порог сетевого напряжения для импульсного блока питания — 90…110 В, любой аналоговый источник при таком напряжении в лучшем случае «сорвется в пульсации» или просто отключится.

Итак, импульсный или линейный? Выбор в любом случае за вами, мы лишь хотели помочь вам объективно взглянуть на импульсные блоки питания и сделать правильный выбор. Только не забывайте, что качественный источник – это источник сделанный профессионально, на базе качественных комплектующих. А качество это всегда цена. Бесплатный сыр только в мышеловке. Впрочем последняя фраза в равной мере относится к любому источнику, и к импульсному и к аналоговому.

Принципиальная схема ЛБП 0-30В

Более подробно про номиналы радиоэлементов к данной схеме смотрите на форуме.

Рисунок печатной платы БП

Технические характеристики блока питания

• Входное напряжение: ……………. переменное 25 В
• Входной ток: ……………. 3 A (Макс.)
• Выходное напряжение: …………. 0 до 30 В регулируемое
• Выходной ток: …………. 2 мА — 3 A регулируемый
• Пульсации выходного напряжения: …. не более 0.01 %

Начнем с сетевого трансформатора со вторичной обмоткой мощностью 24 В/3 A, который подключен через входные контакты 1 и 2. Переменное напряжение вторичной обмотки трансформаторов выпрямляется мостом, образованным четырьмя диодами D1-D4. Напряжение постоянного тока, на выходе моста сглаживается фильтром из конденсатор C1 и резистора R1.

Далее схема работает следующим образом: диод D8 — стабилитрон 5,6 В, здесь работает с нулевым током. Напряжение на выходе U1 постепенно увеличивается до его включения. Когда это происходит, схема стабилизируется и опорное напряжение (5,6 В) проходит через резистор R5. Ток, который течет через инвертирующий вход ОУ является незначительным, поэтому один и тот же ток проходит через R5 и R6, и, как два резисторы имеют то же самое значение напряжения между двумя из них в серии будет ровно в два раза больше напряжения по каждой из них. Таким образом, напряжение на выходе ОУ (выв. 6 U1) 11,2 В, в два раза больше опорного напряжения стабилитрона. ОУ U2 имеет постоянный коэффициент усиления примерно 3 по формуле A=(R11+R12)/R11, и поднимает контрольное напряжение 11.2 В до 33 В. Переменник RV1 и резистор R10 используются для регулировки выходного напряжения таким образом, что оно может быть снижено до 0 вольт.

Другой важной особенностью схемы является возможность задать максимальный выходной ток, который можно преобразовать от источника постоянного напряжения на постоянном токе. Чтобы сделать это возможным схема отслеживает падение напряжения на резисторе R25, который соединен последовательно с нагрузкой. Ответственным за эту функцию есть элемент U3. Инвертирующий вход U3 получает стабильное напряжение.

Конденсатор C4 увеличивают устойчивость схемы. Транзистор Q3 используется для обеспечения визуальной индикации ограничителя тока.

Теперь давайте рассмотрим основы построения электронной схемы на печатной плате. Она изготавливается из тонкого изоляционного материала, покрытого тонким слоем проводящей меди таким образом, чтобы сформировать необходимые проводники между различными компонентами схемы. Использование правильно спроектированной печатной платы — это очень важно, так как это ускоряет монтаж и значительно снижает вероятность допущения ошибок. Для защиты от окисления медь желательно лудить и покрыть специальным лаком.

В этом приборе лучше использовать цифровой измеритель, в целях повышения чувствительности и точности контроля напряжения выхода, так как стрелочные индикаторы не могут чётко зафиксировать небольшое (на десятки милливольт) изменение напряжения.

Регулируемый блок питания. Часть 2. Разработка печатной платы.

Здравствуйте уважаемые читатели сайта . В первой части статьи мы вместе разобрались с работой блока питания, а также определились, какие нужны детали для его изготовления. В этой части разработаем и нарисуем печатную плату на бумаге.

Печатку будем делать дедовским способом. По-современному я попробовал и мне не понравилось. Уж больно много надо дополнительных приспособлений и навыков, плюс, изучение программы, в которой рисуется печатная плата, специальная бумага, на которую надо наносить рисунок специальным образом и тонером, а затем все это гладить утюгом, и только потом вытравливать.

А если промахнулся с тонером, бумагой, или не догладил, то приходится дорисовывать дорожки фломастером вручную. Одним словом геморрой и трата времени. Но это мое личное мнение. Во всяком случае Вам надо попробовать и понять дедовский метод, так как все с него начинали. А как поймете сам процесс, тогда вперед на освоение современных технологий.

Берем обычный тетрадный лист в клеточку, и в верхней части рисуем схему. Если схема большая, то можно этого не делать, главное, чтобы она была перед глазами.

Все электрические и принципиальные схемы рисуются и читаются слева направо, поэтому рисовать дорожки и компоновать детали на плате будем также слева направо.

Теперь запоминайте

: обратная сторона бумаги является стороной платы, на которой будут установлены радиодетали. А сторона бумаги, на которой рисуются дорожки – это будет сторона печатной платы со стороны дорожек.

Поехали. Выбираем середину листа бумаги. Берем конденсатор С1

и ножками слегка вдавливаем в лист, чтобы от них остались следы на бумаге. Карандашом рисуем габарит конденсатора и его условное обозначение, а ручкой отмечаем выводы.

Еще момент. Если у Вас конденсатор горизонтального исполнения, или слишком большой, то его нет смысла крепить на плате, так как она будет слишком большой. Достаточно сделать два отверстия под выводы, и уже при монтаже, проводами соединим конденсатор с платой.

Здесь же рядом с конденсатором, располагаем диодный мост, состоящий из диодов VD1

–
VD4
. Выложите на бумагу все четыре диода и определитесь, как и где они будут находиться на плате. Мне показалось, что удобным будет разместить их под конденсатором.

Берем два диода и загибаем их выводы, как показано на средней части рисунка. Можно диодами надавливать на бумагу, как это делали конденсатором, а можно просто положить диоды рядом друг с другом и выводы отметить ручкой, при этом оставляйте расстояние между корпусами диодов. Достаточно будет 1мм.

Расстояние между выводами под резисторы, диоды и постоянные конденсаторы делайте на 1мм шире, чем есть на самом деле. Пусть будет шире, чем уже.

Между парой точек рисуем обозначение диода, как на правой части рисунка.

Теперь в кучу «собираем» диодный мост

и
конденсатор
. Верхние два диода соединяем
анодами
, а нижние два диода
катодами
— это будет выходная часть моста (рис
№1
). Далее,
катод
первого диода соединяем с
анодом
четвертого диода, а
катод
второго диода соединяем с
анодом
третьего — это будет входная часть моста (рис
№2
).

Отмечаем два отверстия для подачи переменного напряжения и обязательно указываем, что это будет «вход

» (рис
№3
). Ну и определяемся с плюсовым выводом конденсатора
C1
. Выводы диодного моста «плюс» и «минус» соединяем с аналогичными выводами конденсатора (рис
№4
).

Следующим по схеме идут резистор R1

и диод
VD5
. Кладем их на лист бумаги (рис
№1
), размечаем, как они будут располагаться на плате, отмечаем выводы и рисуем условные обозначения резистора и диода, как показано на рисунке
№2
. Внутри резистора указываем его номинал. В нашем случае это
10кОм
.

Теперь согласно схеме эти элементы соединяем между собой дорожками. На рисунке №3

эти дорожки указаны стрелками.

У нас получается, что по схеме «минус» от конденсатора С1

приходит на верхний вывод резистора
R1
, значит, соответствующий вывод конденсатора соединяем дорожкой с соответствующим выводом резистора.

Нижний вывод резистора R1

и катод диода
VD5
соединены между собой, значит, соединяем эти выводы дорожкой (средняя стрелка). Ну и анод диода
VD5
соединяем с плюсом диодного моста. Надеюсь, принцип понятен? Идем дальше.

Следующими в схеме идут транзистор VT1

, стабилитрон
VD6
и резистор
R2
. Кладем новые и предыдущие детали (резистор R1 и диод VD5) на бумагу, располагаем их, размечаем положение, и отмечаем отверстия под выводы. У резистора указываем номинал
360 Ом
, а у транзистора отмечаем выводы
базы
,
коллектора
и
эмиттера
.

Теперь эти элементы соединяем согласно схеме. Базу транзистора соединяем с резистором R1

и катодом диода
VD5
(рис
№1
). Анод стабилитрона
VD6
соединяем с нижним выводом резистора
R2
(рис
№2
), и с коллектором транзистора
VT1
(рис
№3
). Верхний по схеме вывод резистора
R2
соединяем с верхним выводом резистора
R1
или минусовой шиной (рис
№3
).

Следующим идет переменный резистор R3

. Его на плате крепить не будем, а сделаем только три отверстия под выводы. Резистор, как и конденсатор, соединять с платой будем проводами.

Кладем на бумагу стабилитрон VD6

и рядом с ним отмечаем три отверстия (рис
№1
). Анод и катод стабилитрона соединяем с верхним и нижним выводами переменного резистора (рис
№2
). И здесь же, катод стабилитрона
VD6
соединяем с анодом диода
VD5
и общей плюсовой шиной (рис
№2
).

Следующими по схеме идут управляющий транзистор VT2

и его нагрузочный резистор
R4
. Кладем их на бумагу, размечаем и отмечаем (рис
№1
и
№2
). Средний вывод переменного резистора
R3
соединяем с базой транзистора
VT2
. Верхний вывод резистора
R4
соединяем с эмиттером транзистора
VT2
, а нижний вывод резистора
R4
– с нижним выводом переменного резистора
R3
и плюсовой шиной.

Теперь размечаем отверстия для мощного транзистора VT3

. Он так же, как и резистор
R3
, не будет располагаться на плате, а соединяться с ней проводами. Базу транзистора
VT3
соединяем с эмиттером транзистора
VT2
. Коллектор
VT3
соединяем с коллектором
VT2
, верхним выводом резистора
R2
и общей минусовой шиной (рис
№3
).

Нам осталось определиться с расположением нагрузочного резистора R5

и до конца соединить оставшиеся детали. Верхний вывод резистора
R5
соединяется с эмиттером транзистора
VT3
и эмиттером транзистора
VT1
, а нижний вывод резистора
R5
соединяется с резистором
R4
и плюсовой шиной.

Не забываем отметить два отверстия под выходные гнезда ХТ1

и
ХТ2
.

Ну вот, Вы разработали и нарисовали на бумаге (пока еще) свою первую печатную плату. Но это только начало, так как ее еще надо довести до ума. А это: проверить на ошибки, просверлить отверстия под детали, нанести рисунок дорожек на медную поверхность, затем плата вытравливается в хлорном железе, после вытравливания наносится припой на дорожки, и только потом на плату припаиваются детали. Всем этим займемся в следующей части. Удачи!

Мощность и автономное время работы

Существуют различные по мощности типы устройств:

1. Устройства большой мощности, более 5000 ВА. Такие мощности позволяют обеспечить безопасностью серверы и целую группу компьютеров;
2. Элементы средней мощности, в пределах 1000 – 5000 ВА. Такого рода аппараты применимы для малых серверов и локальных сетей;
3. Аппаратура малой мощности, менее 1000 ВА. Применяются в основном для домашнего использования.

Рекомендуется для более корректной работы ИБП, выбирать его мощность на 25-35% больше подключаемого к нему устройства. В случае модернизации своего компьютера, этот запас позволит не переплачивать за новый, более мощный ИБП. Мощность указывается на задней стенке блока питания.

Довольно частой причиной повреждения «бесперебойников» являются различные насекомые, которые любят находиться в теплых местах. В помещениях, где сконцентрировано большое количество компьютерных машин, должна проводиться регулярная дезинсекция.

Существуют различные диапазоны длительности работы источников БП. Они колеблются (2 – 15 минут):

1. Для домашнего «бесперебойника» наилучшим будет источник, длительность работы которого около 10 минут;
2. Для корпоративной работы выбираются ИБП по длительности в зависимости от объемов и мощностей используемых машин.

Множество электрических приборов способны выдержать перепады напряжения, длительностью порядка 100 мс. Многие ИБП переключаются за 6-11 мс. Чем меньше время переключения, тем лучше.

Следует не забывать при выборе бесперебойного источника о защите периферийных устройств (принтера, сканера и т.п.).

Одним из таких специализированных генераторов является микросхема IR2153, из себя представляет высоковольтный полумостовой драйвер — одна из самых любимых моих микросхем. Микросхема отлично работает с полевыми транзисторами, даже с довольно тяжелыми затворами, она имеет встроенный драйвер для управления силовых ключей, следовательно городить дополнительный драйвер, как в случае TL494 не нужно. В качестве силовых ключей я взял любимые IRF840, можно и 740, они даже мощнее, но от меня требовалось получить мощность в районе 500 ватт, для запитки усилителя ланзар, а с указанными ключами это вполне возможно. Мощность схемы, как сказал выше — 500 ватт (реальная мощность 470 ватт, расчетная, чуть больше 600 ватт). особенность этой схемы — наличие защиты, которая срабатывает очень точно. Защита настраивается переменным резистором — на любой угодный ток срабатывания. Для наиболее точной настройки этот резистор нужно взять многооборотный, номинал резистора не критичен, может отклонятся в ту или иную сторону на 1-1.5кОм. Светодиодный индикатор срабатывает только тогда, когда блок ушел в защиту. В режиме защиты блок может находится бесконечно долго Второе достоинство — система плавного пуска и задержки. При включении схемы в сеть 220 Вольт через резистор 2W 22R заряжается основной электролит и за доли секунды ( с незначительной задержкой) открывается составной транзистор KSP13 и замыкается электромагнитное реле. Реле с напряжением катушки 12 Вольт , с током желательно 10 и более Ампер (лично я взял на 20 Ампер). В моем случае, рабочая частота генератора в районе 47-48кГц, трансформатор рассчитан по программе. Для двухполярного 60 Вольт на выходе, первичная обмотка (сетевая) намотана двумя жилами провода 0,7 мм (каждая) и состоит из 36 витков, намотку делал в два слоя. Вторичка имеет 2 независимые обмотки, каждая из них имеет отвод от середины. Каждая обмотка состоит из 2х18 витков, намотана 4-я жилами провода 0,7мм, тоже самое и со второй вторичкой В качестве выпрямителя применены диодные сборки Шоттки с общим катодом, ток каждого диода не менее 10 Ампер при обратном напряжении не менее 100 Вольт, лучше взять на 200. В конце все силовые части (диоды, полевики) укрепляются к общему теплоотводу, не забываем их изолировать слюдяными прокладками и шайбами Основной диодный мост по входу брать с обратным напряжением 600-1000 Вольт, с допустимым током не менее 4-х Ампер, а лучше взять с запасом, скажем на 6 Ампер. Аналогичные мосты можно найти в комповых блоках питания. Основной электролит на 400 Вольт, с емкостью 220-330мкФ Ну на этом думаю все понятно, схему уже несколько раз повторил — работает отменно. Скачать архив можно тут Обсудить на Форуме

Лабораторный блок питания 0-50 В, 3 А. Часть 1

Виды лабораторных блоков питания и их применение

Ни для кого не секрет, что одним из наиболее полезных приборов в домашней мастерской радиолюбителя является лабораторный блок питания. Что это и для чего вообще он нам нужен?

Лабораторный блок питания (или ЛБП) представляет собой стабилизированный источник питания, который обеспечивает высокую точность напряжения на выходе вне зависимости от нагрузки. Делятся на два типа: импульсные и линейные (трансформаторные). 

Преимуществами импульсного блока питания являются его меньший в сравнении с линейными БП вес и более высокий КПД. В свою очередь блоки питания линейного типа весят куда больше из-за примененного в их конструкции сетевого трансформатора. Но за счет этого достигается уменьшение помех. Субъективно можно также добавить к достоинствам линейных БП это их надёжность. Тут всё просто — меньше радиодеталей, меньше вероятность выхода из-строя схемы. К тому же импульсные схемы, как правило, требуют больших усилий в настройке/отладке, а это для сборки блока питания своими играет немаловажную роль.

Также ЛБП разделяют на одно- и многоканальные. Количество каналов говорит нам о количестве выходов разных напряжений к которым можно одновременно подключить различную нагрузку.

В зависимости от дороговизны БП в нём могут быть реализованы различные полезности: ограничение по току, точная регулировка выходных параметров (кроме грубой), защита от перегрузки, термозащита и др. Выходное напряжение выводится на аналоговые (стрелочные) показометры или на цифровые (семисегментные светодиодные индикаторы либо ЖК-экран).

Ну, вроде с основными параметрами лабораторных блоков питания разобрались. Теперь о практическом применении. 

Каждый раз после сборки платы наступает момент когда нужно наконец-то таки проверить на работоспособность наше новое устройство. Можно конечно запитать от батареек или аккумуляторов. Но ток от будет небольшим, продолжительность работы — сомнительная, а стабильность напряжения на выходе будет «гулять». Вот здесь нам и пригодится регулируемый блок питания, которым мы сможем задавать нужное выходное напряжение. Также кроме как при проверке собранной схемы БП пригодится и при ремонте радиоэлектроники, когда блок питания ремонтируемого устройства неисправен.

Какой выбрать?

Как нетрудно догадаться, но выбор нужного нам прибора зависит от бюджета, что часто бывает. Часто. Бывает. Очень.  Более «навороченные» устройства стоят дороже. Но для домашних ремонтов подойдет следующая конфигурация:

• одноканальный, одно- или двухполярное питание
• выходное напряжение 0-30 В
• выходной ток до 2-3 А
• ограничение по току

Со стрелочными показометрами будет дешевле; линейного типа (трансформаторный) — дешевле. Кстати, о показометрах — почему они дешевле? Ну тут всё просто. Стрелки не отображают сотые и десятые вольт/ампер; больше погрешность — меньше цена.

Однополярное питание — на черной клемме БП будет 0 В, на красной положительный потенциал. При двухполярном питании на черной клемме вместо ноля будет отрицательный потенциал (например -10В относительно ноля). Выходной ток — максимальный ток, который может выдать прибор.  Ограничение по току — возможность выставлять максимальных выходной ток (например, когда при КЗ будут течь не все 3 А, а установленные вами 0.5 А).

С этим тоже разобрались. Теперь выбор стоит за следующим — покупать или сделать самому? Если покупать в Украине, то цена на подобный по параметрам (0-30 В, 5 А) самый дешевый блок питания на момент написания статьи составит более $80. Делать подобный самому — дешевле. Да, возможно, сделанный вручную будет уступать по красоте заводским приборам. Но из плюсов такого выбора стоит отметить что при одинаково затраченных средствах можно собрать более функциональное устройство; при надлежащем конструировании это будет более надёжный/качественный БП. К тому же это опыт, который дорогого стоит. В общем, выбираем вариант «сделать своими руками».

Сборка своими руками

Конечные параметры нам известны. Основываясь на них ищем готовую схему проверенного в работе БП. Подобных схем в интернете масса. Разумеется, вариант собственного конструирования с нуля никто не отменял, но для этого нужны явно не начальные знания в радиотехнике. И те, кто ими обладает сами давно уже собрали что хотели.

Итак, схема. За основу была выбрана схема «Простого и доступного блока питания 0-50 В»

Почему на 50 В, а не 30 В? Примерно в период когда собирался данный блок питания случилось мне ремонтировать ЭПРА (электронный балласт для люминесцентных ламп). И была там радиодеталь, именуемая как динистор DB3. Проверить мультиметром её не представляется возможным в силу специфики работы динистора — в оба конца он не «звонится». У него существует напряжение пробоя при котором динистор «открывается». Пока напряжение на нём не достигнет 28-36 В мы не узнаем рабочий ли он. Забегая наперёд скажу, что за 3 года использования этого блока питания пользоваться напряжением свыше 30 В приходилось считанные разы. 

Имея «на руках» выходные напряжение и ток мы можем прикинуть трансформатор какой габаритной мощности нам потребуется. В нашем случае это 50 В, умножаем на ток в 3 А и получаем мощность в 150 Вт. Это минимальная мощность для тора (трансформатора). Желательно докинуть +20%, чтобы компенсировать низкий КПД его работы. Поэтому для нашего лабораторного блока питания на барахолке был выбран трансформатор ТС-160. Такой устанавливался в старые черно-белые телевизоры. Его стоимость в б.у. состоянии примерно $5. Имеет «на борту» две катушки, на каждой одна первичная обмотка и несколько вторичных. Вторичка нам не нужна — её необходимо смотать. 

 

Основная вторичная обмотка мотается проводом диаметром 1.45 мм. Более тонким — нежелательно, более толстым — есть вероятность, что катушки не станут на магнитопровод, поскольку и так всё впритык (как видно на рисунке). Для питания вольтметра, амперметра и вентилятора — отдельная обмотка. Желательно после намотки пропитывать чем-то витки — лаком, парафином и т.д. Потому что при работе могут быть слышны небольшие щелчки при включении одной из силовых обмоток. Да и гудеть может.

Кстати про основную вторичную обмотку — их четыре. Как видно из шильдика каждая на 10 В переменного напряжения. Почему так? В процессе работы БП будет автоматически подключать нужное количестве обмоток для получения нужного входного напряжения. Например, при 5 В на выходе ему хватит и одной обмотки. Если нам требуется получить на выходе 15 В — будет подключена вторая. 

Для чего это нужно? Дело в том, что если мы подадим на вход все 40 В (это примерно 56 В «постоянки»), но на выходе выставим напряжение в 10 В, то остальные 46 В будут рассеиваться на силовом транзисторе. И при токе в 3 А на нём будет рассеяно около (46 В * 3 А) — (10 В * 3 А) = 108 Вт. Ну, вобщем-то с этим можно жить. Поставить здоровенный радиатор, к нему вентилятор и всё бы хорошо. Но такой блок питания превращается в недвижимость — помимо тяжелого сетевого трансформатора к весу прибавится еще и радиатор.

Как решить эту проблему? Повышать входное напряжение в зависимости от требуемого напряжения на выходе. Конечно, это можно делать и вручную с помощью галетного переключателя, например. Не хватает на выходе напряжение — клацнули и подключилась еще одна обмотка. Соответственно, на вход от одной обмотки в 10 В переменки придет около 10 В * 1.414 = 14 В постоянки (не учитывая падение напряжения на диодном мосту). Но делать это с помощью переключателя, согласитесь, что не комильфо. Поэтому и была использована схема «Электронный коммутатор вторичных обмоток лабораторного БП».

Схема питается от отдельной обмотки. Можно не обязательно от 5 В, но придется расчитать ограничительные резисторы в случае изменения напряжения. Хоть и расчитана схема на работу в ней как тиристоров, так и симисторов, но заставить работать на симисторах у меня не получилось — происходил пробой при подключении следующей обмотки. На тиристорах же всё заработало с первой попытки. Обратите внимание, что стабилитроны ZD1-ZD3 расчитаны на напряжение обмоток. Поскольку в моём случае обмотки по 10 В, то и стабилитроны нужно брать на большее напряжение. Оптроны использованы MOC3023.

Еще хочу подчеркнуть такой ньюанс. В этой схеме в качестве переключателей использованы полупроводниковые элементы — тиристоры. Благодаря им при переключении мы не слышим каких-либо щелчков. Дело в том, что этот переключатель обмоток — не единственный вариант какой я попробовал. Была еще собрана плата по следующей схеме: 

 

И всё бы хорошо, вроде и переключала как нужно. Но этот дребезг … Ведь схема построена на реле и при плавном изменении напряжения можно оказаться между предыдущей обмоткой и следующей. Тогда и происходило постоянное включение/отключение этой следующей обмотки. Такое же поведение будет когда БП работает в режиме ограничения тока и и напряжение «подстраивается» под исходящий ток. Вобщем, я посчитал такую конструкцию ненадёжной и непрактичной.  

Что же касается «переключалки» на тиристорах, то тестовый вариант выглядел вот так: 

С трансформатором и переключением обмоток на нём разобрались. Важно начать именно с транса, поскольку под него нужно будет искать корпус подходящих размеров. Да и чтобы подобрать сразу под требуемые напряжение/ток.

В следующей части будет разбор уже самой платы БП, корпуса, показометров и пр. Будет много картинок 

Лабораторный блок питания из компьютерного

Нам понадобятся:

1. Блок питания от старого Пк (любой ATX) 
2. Модуль ЖК вольтметра 
3. Радиатор для микросхемы(любой, подходящий по размеру) 
4. Микросхема LM317 (регулятор напряжения) 
5. электролитический конденсатор 1мкФ 
6. Конденсатор 0.1 мкФ 
7. Светодиоды 5мм — 2шт.
8. Вентилятор 
9. Выключатель 
10. Клеммы — 4шт.
11. Резисторы 220 Ом 0.5Вт — 2шт.
12. Паяльные принадлежности, 4 винта M3, шайбы, 2 самореза и 4 стойки из латуни длиной 30мм. 

   Я хочу уточнить, что список примерный, каждый может использовать то, что есть под рукой.  

Общие характеристики блока питания ATX: 

   Блоки питания ATX, используемые в настольных компьютерах являются импульсными источниками питания с применением ШИМ-контроллера. Грубо говоря, это означает, что схема не является классической, состоящей из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора напряжения. Ее работа включает следующие шаги: 
а) Входное высокое напряжение сначала выпрямляется и фильтруется. 
б) На следующем этапе постоянное напряжение преобразуется последовательность импульсов с изменяемой длительностью или скважностью (ШИМ) с частотой около 40кГц.
в) В дальнейшем эти импульсы проходят через ферритовый трансформатор, при этом на выходе получаются относительно невысокие напряжения с достаточно большим током. Кроме этого трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между 
высоковольтной и низковольтными частями схемы.  
г) Наконец, сигнал снова выпрямляется, фильтруется и поступает на выходные клеммы блока питания. Если ток во вторичных обмотках увеличивается и происходит падение выходного напряжения БП контроллер ШИМ корректирует ширину импульсов и таким образом осуществляется стабилизация выходного напряжения.

Основными достоинствами таких источников являются: 
— Высокая мощность при небольших размерах 
— Высокий КПД 
   Термин ATX означает, что включением блока питания управляет материнская плата. Для обеспечения работы управляющего блока и некоторых периферийных устройств даже в выключенном состоянии на плату подаётся дежурное напряжение 5В и 3.3В. 

К недостаткам можно отнести наличие импульсных, а в некоторых случаях и радиочастотные помех. Кроме того при работе таких блоков питания слышен шум вентилятора. 

Мощность блока питания

   Электрические характеристики блока питания напечатаны на наклейке (см. рисунок) которая, обычно, находится на боковой стороне корпуса. Из нее можно получить следующую информацию: 

Напряжение — Ток 

3.3В   —   15A 

5В   —   26A 

12В   —   9А 

-5 В   —   0,5 А 

5 Vsb   —   1 A

Для данного проекта нам подходят напряжения 5В и 12В. Максимальный ток, соответственно будет 26А и 9А, что очень неплохо. 

Питающие напряжения

Выход блока питания ПК состоит из жгута проводов различных цветов. Цвет провода соответствует напряжению:

Нетрудно заметить, что кроме разъемов с питающими напряжениями +3.3В, +5В, -5В, +12В, -12В и земли, есть еще три дополнительных разъема: 5VSB, PS_ON и PWR_OK. 

Разъем 5VSB используется для питания материнской платы, когда блок питания находится в дежурном режиме. 
Разъем PS_ON (включение питание) используется для включения блока питания из дежурного режима. При подаче на этот разъем напряжения 0В блок питания включается, т.е. чтобы запустить блок питания без материнской платы его нужно соединить с общим проводом (землей).
Разъем POWER_OK в дежурном режиме имеет состояние близкое к нулю. После включения блока питания и формировании на всех выходах напряжений нужного уровня на разъеме POWER_OK появляется напряжение около 5В.


ВАЖНО: Чтобы блок питания работал без подключения к компьютеру необходимо соединить зеленый провод с общим проводом. Лучше всего это сделать через переключатель.

Модернизация блока питания

1. Разборка и чистка

Нужно разобрать и хорошо очистить блок питания. Лучше всего для этого подойдет пылесос включенный на выдув или компрессор. Нужно проявлять повышенную осторожность, т.к. даже после отключения блока питания от сети на плате остаются напряжения, опасные для жизни.

2. Подготавливаем провода 

Отпаиваем или откусываем все провода, которые не будут использованы. В нашем случае, мы оставим два красных, два черных, два желтых, сиреневый и зеленый. 
Если есть достаточно мощный паяльник — лишние провода отпаиваем, если нет — откусываем кусачками и изолируем термоусадкой. 

3. Изготовление передней панели. 

   Сначала нужно выбрать место для размещения передней панели. Идеальным вариантом та будет сторона блока питания, с которой выходят провода. Затем делаем чертеж передней панели в Autocad или другой аналогичной программе. При помощи ножовки, дрели и резака из куска оргстекла изготавливаем переднюю панель.

4. Размещение стоек

   Согласно отверстий для крепления в чертеже передней панели просверливаем аналогичные отверстия в корпусе блока питания и прикручиваем стойки, которые будут держать переднюю панель.

5. Регулировка и стабилизация напряжения

    Для возможности регулировки выходного напряжения нужно добавить схему регулятора. Была выбрана знаменитая микросхема LM317 из-за ее простоты включения и невысокой стоимости.
LM317 представляет собой трехвыводный регулируемый стабилизатор напряжения, способный обеспечить регулировку напряжения в диапазоне от 1.2В до 37В при токе до 1.5А. Обвязка микросхемы очень простая и состоит из двух резисторов, которые необходимы для задания выходного напряжения. Дополнельно данная микросхема имеет защиту перегрева и перегрузки по току. 
Схема включения и распиновка микросхемы приведены ниже: 

   Резисторами R1 и R2 можно регулировать выходное напряжение от 1.25В до 37В. Т.е в нашем случае, как только напряжение достигнет 12В, то дальнейшее вращение резистора R2 напряжение регулировать не будет. Чтобы регулировка происходила на всему диапазону вращения регулятора необходимо рассчитать новое значение резистора R2. Для расчета можно использовать формулу, рекомендуемую производителем микросхемы: 
   Либо упрощенная форма этого выражения: 

Vout = 1.25(1+R2/R1) 

   Погрешность при этом получается очень низкой, так что вторую формулу вполне можно использовать.

   Принимая во внимание полученную формулу можно сделать следующие выводы: когда переменный резистор установлен на минимальное значение (R2 = 0) выходное напряжение составляет 1.25В. При вращении ручки резистора выходное напряжение будет возрастать, пока не достигнет масимального напряжения, что в нашем случае составляет чуть меньше 12В. Другими словами максимум у нас не должен превышать 12В. 
     Приступим к расчету новых значений резисторов. Сопротивление резистора R1 возьмем равным 240 Ом, а сопротивление резистора R2 рассчитаем: 
R2=(Vout-1,25)(R1/1.25) 
R2=(12-1.25)(240/1.25) 
R2=2064 Ома 

Ближайшее к 2064 Ом стандарное значение сопротивления резистора равно 2 кОм. Значения резисторов будут следующие: 
R1=240 Ом,  R2=2 кОм 

На этом расчет регулятора закончен. 

6. Сборка регулятора 

Сборку регулятора выполним по следующей схеме: 




Ниже приведу принципиальную схему: 

   Сборку регулятора можно выполнить навесным монтажем, припаивая детали напрямую к выводам микросхемы и соединяя остальные детали при помощи проводов. Также можно специально для этого вытравить печатную плату или собрать схему на монтажной. В данном проекте схема была собрана на монтажной плате. 

   Еще обязательно нужно прикрепить микросхему стабилизатора к хорошему радиатору. Если радиатор не имеет отверстия для винта, тогда оно делается сверлом 2.9мм, а резьба нарезается тем же винтом М3, которым будет прикручена микросхема. 


Если радиатор будет прикручен напрямую к корпусу блока питания, тогда необходимо изолировать заднюю часть микросхемы от радиатора кусочком слюды или силикона. В этом случае винт, которым прикручена LM317 должен быть изолирован с помощью пластиковой или гетинаксовой шайбы. Если же радиатор не будет контактировать с металлическим корпусом блока питания, микросхему стабилизатора обязательно нужно посадить на термопасту. На рисунке можно увидеть, как радиатор крепится эпоксидной смолой через пластину оргстекла:

7. Подключение 

Перед пайкой необходимо установить светодиоды, выключатель, вольтметр, переменный резистор и разъемы на переднюю панель. Светодиоды отлично вставляются в отверстия, просверленные 5мм сверлом, хотя дополнительно их можно закрепить суперклеем. Переключатель и вольтметр держатся крепко на собственных защелках в точно выпиленных отверстиях  Разъемы крепятся гайками. Закрепив все детали, можно приступать к пайке проводов в соответствии со следующей схемой: 

    Для ограничения тока последовательно с каждым светодиодом припаивается резистор сопротивлением 220 Ом. Места соединений изолируются при помощи термоусадки. Коннекторы припаиваются к кабелю напрямую или через переходные разъемы  Провода должны быть достаточно длинными, чтобы можно было без проблем снять переднюю панель. 

    Перед подключением вольтметра, нужно внимательно разобраться со схемой подключения, рекомендованной производителем. 

Встречаются модели с внешним питанием и питанием от измеряемого напряжения.

В нашем случае для питания индикатора необходимо было постоянное напряжение 9-12В. Для этих целей подойдет плата от любого блока питания, способная выдавать требуемое напряжение или зарядное устройство от старого телефона. Также возможно использовать одно из фиксированных напряжений блока питания ATX.  

8. Последние штрихи 

   Первое, что мы можем сделать, так это приклеить четыре силиконовый ножки-подставки, чтобы не царапать стол, понизить уровень шума и способствовать лучшему охлаждению БП.

   Далее, необходимо закрыть боковые грани между блоком питания и передней панелью полосками оргстекла.  Ширина полосок должна быть такой же, как и высота стоек, которые мы использовали. Боковые панели соединяем с передней панелью при помощи дихлорэтана или клея. Для улучшения охлаждения сверлим отверстия напротив радиатора охлаждения. Так же, чтобы улучшить охлаждение нижнюю полоску можно не ставить.  

   Наш лабораторный блок питания почти готов, но для начала проведем с ним некоторые тесты. 

9. Испытания 

Измерения: 

При помощи мультиметра нужно измерить напряжение между общим разъемом и разъемами с напряжением. При измерении регулируемого выхода измерения проводятся минимального и максимального напряжения. Результаты следующие: 

Защита: 

Поскольку блок питания компьютера имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания, мы можем это проверить. Для этого закорачиваем проводом общий разъем и разъем 5В или 12В. Блок питания должен отключиться. Для повторного его включения необходимо выключить и снова включить выключатель подачи 220В.  Регулируемый выход защищен микросхемой LM317. Защита в зависимости от температуры микросхемы срабатывает при превышении тока нагрузки 2-3А.

10. Улучшение 

   В процессе эксплуатации было замечено, что на микросхеме LM317 рассеивается очень большое количество тепла и радиатор достаточно горячий. Поэтому дополнительно, при помощи двух шурупов, был установлен 12-ти вольтовый вентилятор от видеокарты.

   Питание вентилятора берется с выхода 12В, и желательно запитать его через дополнительный выключатель, чтобы вставить его только тогда, когда это необходимо.

Результат

В основу написания легла статья с испанского сайта http://www.taringa.net

Небольшая доработка лабораторного БП на LM317. Регулировка величины ограничения тока.

Всем хорош мой лабораторный блок питания на LM317, описанный здесь.

удобен в работе, надёжен, т.к. имеет хорошую защиту, как от перегрева, так и от перегрузки по току и короткого замыкания в нагрузке. И не сосчитать уж сейчас сколько раз реально это выручало меня в практической работе.  Но порог срабатывания штатной защиты от перегрузки по току, как и ток короткого замыкания,  у LM317 достаточно большой и достигает  2…3А – в зависимости от падения напряжения на стабилизаторе и никак не регулируется, так что эффективно защищая себя, LM317 никак не защищает слаботочную схему (нагрузку) от перегрузки по току.

Предлагаю вашему вниманию очень простой и надёжно работающий вариант  защиты от перегрузки по току (далее – просто схемы защиты) с возможностью ступенчатой регулировки в широких пределах величины ограничения тока нагрузки LM317.

Упрощенная схема защиты  для типового включения стабилизатора напряжения на LM317 представлена на рис.1. Вновь вводимые детали схемы защиты показаны красным цветом. Она состоит из датчика тока на резисторе R3  и  регулирующего кремниевого транзистора VT1, включённых в отрицательный провод цепи питания стабилизатора. Резисторы R1 и R2 защищают транзистор от перегрузки по току соответственно по цепи базы и коллектора. При работе стабилизатора в штатном режиме по резистору R3 протекает ток нагрузки. Как только падение на нём достигнет напряжения открывания транзистора VТ1 (примерно 0,6 В), он откроется и через коллектор начнёт «притягивать» вывод 1 микросхемы к отрицательному (по отношению к общему проводу) потенциалу эмиттера, величина которого равна напряжению база/эмиттер за вычетом напряжения насыщения коллектор/эмиттер (т.е. 0.6В-0.1В)=0.5В. Схема переходит в режим стабилизации выходного тока на заданном уровне. Поскольку для полного запирания LM317 на её управляющий вывод 1 нужно подать отрицательное напряжение 1,25В, перед схемой защиты включен прямосмещённый кремниевый диод VD3, обеспечивающий дополнительный сдвиг уровня отрицательного напряжения на 0.7…0.8В.

Величина сопротивления резистора R3 задаёт порог срабатывания защиты и переход в режим стабилизации тока и может быть выбрана по формуле R[Ом]=0,6/I[А]. Для большей точности при выборе малых пределов срабатывания не забываем учесть ток потребления  самой LM317 (примерно 5-6 мА), также протекающий через датчик тока. Например, показанный на схеме резистор 1.2 Ом задаёт порог 500 мА.

Полная принципиальная схема доработанного лабораторного блока питания представлена на рис.2.  Схема защиты показана отдельно и имеет  нумерацию деталей со знаком апострофа. В исходную схему БП она включается в разрыв отрицательно провода питания (точки. А и В) и к выводу 1 LM317 (точка С). Как видно, дополнительно к описанному выше введён переключатель пределов, обеспечивающий ступенчатую регулировку величины ограничения тока нагрузки LM317. В данном случае применён малогабаритный  галетный переключатель на 6 положений и 2 направления. Пределы по току выбраны 20,50,100, 200, 500мА и 2А. Токовый датчик наименьшего предела 20 мА (резистор R3) во избежание скачкой выходного напряжения при переключении пределов подключён постоянно, а остальные резисторы-датчики тока подключаются параллельно нему. Поэтому расчёт их сопротивлений под свои требования должен учитывать эту особенность.

Номинал R3 рассчитываем  так же как, как показано выше R3=0,6/(0,02+0,005)=24 Ома, а для остальных пределов сначала определяем требуемое сопротивление шунта Rтр[Ом]=0,6/I[А], а затем вычисляем номинал реального резистора Rn с учётом параллельно включённого R3:

Rn= (R3*Rтр)/ (R3-Rтр).

Диод должен быть кремниевый, рассчитанный на максимальный прямой ток не менее 3А, кроме указанного на схеме подойдут 1N5404, КД202, Д242 и т.п. В принципе можно поставить и Шоттки, но только 2 штуки последовательно. Транзистор любой с с усилением по току не менее 100 и допустимым током коллектора не менее 500 мА 2N2222, 2N5551 и т.п.

Всё детали схемы защиты смонтированы на галетном переключателе. Для большей надёжности обе группы контактов переключателя  соединены параллельно.

Вид на монтаж сбоку

Вид на монтаж сзади

В качестве примера на фото показа реакция БП с установленным выходным напряжением +12.6В  на замыкание выхода пинцетом на пределах защиты по току 200

Короткое замыкание на пределе 200 мА

и 500 мА

Короткое замыкание на пределе 500 мА

Как видим, сопротивление пинцета примерно 0,3 Ома. Таким же образом теперь можно очень просто измерять номинал низкоомных резисторов. Да и вообще теперь, при наличии режима стабилизации тока,  многие виды измерений существенно упрощаются:  при токе 20 мА можно тестировать стабилитроны напряжением  стабилизации до 24 В, заряжать аккумуляторы и многое другое.

 

.Беленецкий, US5MSQ               май 2020г.                   г.Киев, Украина

Блок питания лабораторный схема

Как сделать лабораторный блок питания своими руками?

Пошаговая инструкция по созданию лабораторного блока питания — схема, необходимые детали, советы по монтажу, видео. Содержание статьи:

1. Преимущества
2. Схема
3. Печатная плата и пошаговая сборка
4. Видеоинструкция по сборке

Лабораторный блок питания — это устройство, формирующее необходимое напряжение и ток для дальнейшего использования при подключении к сети. В большинстве случае он преобразует переменный ток сети в постоянный. Такой прибор есть у каждого радиолюбителя и сегодня мы рассмотрим, как создать его своими руками, что для этого понадобится и какие нюансы важно учесть при монтаже.Сначала отметим особенности БП, который мы собираемся изготовить:

1. Выходное напряжение регулируется в пределах 0–30 В.
2. Защита от перегрузки и неправильного подключения.
3. Низкий уровень пульсаций (постоянный ток на выходе лабораторного блока питания мало чем отличается от постоянного тока батареек и аккумуляторов).
4. Возможность установки предела по силе тока до 3 Ампер, после которого БП будет уходить в защиту (очень удобная функция).
5. На блоке питания путем короткого замыкания (КЗ) «крокодилов» устанавливается максимально допустимый ток (ограничение по току, которое вы выставляете переменным резистором по амперметру). Следовательно — перегрузки не страшны, поскольку в этом случае сработает светодиодный индикатор, обозначающий превышение установленного уровня тока.

Схема лабораторного блока питанияТеперь рассмотрим по порядку схему. Она есть в Сети уже давно. Поговорим отдельно о некоторых нюансах.Итак, цифры в кружочках — это контакты. К ним надо припаивать провода, которые пойдут на радиоэлементы.

• Смотрите также, как сделать блок питания на низкие напряжения

Обозначение кружочков на схеме:

• 1 и 2 — к трансформатору.
• 3 (+) и 4 (-) — выход постоянного тока.
• 5, 10 и 12 — на P1.
• 6, 11 и 13 — на P2.
• 7 (К), 8 (Б), 9 (Э) — к транзистору Q4.

На входы 1 и 2 от сетевого трансформатора подается переменное напряжение 24 В. Трансформатор должен быть габаритным, чтобы в нагрузку он легко мог выдавать до 3 А (его можно купить или намотать).Диоды D1…D4 соединены в диодный мост. Можно взять 1N5401…1N5408, какие-нибудь другие диоды и даже готовые диодный мосты, которые могут выдержать прямой ток до 3 А и выше. Мы использовали диоды таблетки КД213.Микросхемы U1, U2, U3 представляют собой операционные усилители. Их расположение выводов, если смотреть сверху:На восьмом выводе написано «NC» — это значит, что его не надо цеплять ни к минусу, ни к плюсу питания. В схеме выводы 1 и 5 также никуда не цепляются.Транзистор Q1 марки ВС547 или BC548. Ниже представлена его распиновка:Схема распиновки транзистора Q1Транзистор Q2 лучше взять советский КТ961А. Но не забудьте его поставить на радиаторТранзистор Q3 марки BC557 или BC327:Транзистор Q4 исключительно КТ827!Вот его распиновка:Схема распиновки транзистора Q4Переменные резисторы в этой схеме ввести в замешательство — это. Они здесь обозначены следующим образом:Схема ввода переменных резисторовУ нас они обозначаются так:Приведём также список компонентов:

• R1 = 2,2 кОм 1W
• R2 = 82 Ом 1/4W
• R3 = 220 Ом 1/4W
• R4 = 4,7 кОм 1/4W
• R5, R6, R13, R20, R21 = 10 кОм 1/4W
• R7 = 0,47 Ом 5W
• R8, R11 = 27 кОм 1/4W
• R9, R19 = 2,2 кОм 1/4W
• R10 = 270 кОм 1/4W
• R12, R18 = 56кОм 1/4W
• R14 = 1,5 кОм 1/4W
• R15, R16 = 1 кОм 1/4W
• R17 = 33 Ом 1/4W
• R22 = 3,9 кОм 1/4W
• RV1 = 100K многооборотный подстроечный резистор
• P1, P2 = 10KOhm линейный потенциометр
• C1 = 3300 uF/50V электролитический
• C2, C3 = 47uF/50V электролитический
• C4 = 100нФ
• C5 = 200нФ
• C6 = 100пФ керамический
• C7 = 10uF/50V электролитический
• C8 = 330пФ керамический
• C9 = 100пФ керамический
• D1, D2, D3, D4 = 1N5401…1N5408
• D5, D6 = 1N4148
• D7, D8 = стабилитроны на 5,6V
• D9, D10 = 1N4148
• D11 = 1N4001 диод 1A
• Q1 = BC548 или BC547
• Q2 = КТ961А
• Q3 = BC557 или BC327
• Q4 = КТ 827А
• U1, U2, U3 = TL081, операционный усилитель
• D12 = светодиод

Теперь рассмотрим пошагово сборку лабораторного блока питания своими руками. Трансформатор у нас есть уже готовый от усилителя. Напряжение на его выходах составило порядка 22 В. Подготавливаем корпус для БП.Делаем с помощью ЛУТа печатную плату:Схема печатной платы для лабораторного блока питанияПротравливаем её:Смываем тонер:Сверлим отверстия:Запаиваем кроватки для операционных усилителей и остальные радиоэлементы, кроме переменных резисторов и двух мощных транзисторов (они будут лежать на радиаторе):Вот, как плата должна выглядеть уже с полным монтажом:Теперь нужно подготовить место под плату в корпусе нашего лабораторного блока питания:Приделываем к корпусу радиатор:Не забываем и про кулер для охлаждения транзисторов:Вот наш лабораторный блок питания уже в готовом виде.Видеоинструкция по сборке лабораторного блока питания своими руками:

Другие новости по теме:

Линейный лабораторный блок питания своими руками

Приветствую, Самоделкины!Если вы ищете схему простого и надежного линейного блока питания, то эта статья именно для вас. Тут вы найдете полную инструкцию по сборке, а также настройке данного блока питания. Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»).Для начала немного предыстории. Совсем недавно автор переделывал свое рабочее место и в качестве третьего блока питания хотел установить именно линейный блок, так как иногда ему приходится собирать схемы, которые не переносят пульсации напряжения. А как нам известно, то у линейного блока на выходе, пульсация напряжения практически полностью отсутствует. До этого момента линейные блоки автора не сильно интересовали, и он как-то особо не вникал в данную тему. Когда же пришла идея по построению такого блока, Роман сразу открыл всеми любимый и широко известный видеохостинг YouTube. В итоге после продолжительных поисков автор для себя смог выделить 2 схемы. Автором первой является AKA KASYAN (автор одноименного YouTube канала), а вторая схема построена на операционниках. Но так как операционники могут работать на напряжении до 32В, то и выходное напряжение соответственно не могло превышать данного предела, а это значит эта схема отпадает.Ладно, можно собрать схему от Касьяна, но и тут нас ждало разочарование. Данная схема боится статики. Это проявлялось взрывом транзисторов если взяться за выходные контакты. Так было несколько раз. И тогда автор решил оставить данную схему в покое. Вы скажете, что в интернете полно схем линейных блоков питания. Да, несомненно это так, но только эти две схемы упомянутые выше, имели нормально разведенные печатки, которое можно было просто скачать. Все остальное, либо без печаток, либо собрано навесным монтажом. А мы (радиолюбители) привыкли к тому, что все подается на блюдечке с голубой каёмочкой.И вот когда все варианты иссякли, автор вспомнил, что года 3 тому назад он уже собирал линейный блок, который, кстати, к тому же отлично работал. Была найдена схема трехлетней давности. Автор решил развести нормальную печатку. Плата получилось довольно компактной. После проведенного тестирования данной схемы, на удивление она отлично проявила себя. При такой простоте автору это так понравилось, что он даже решил сделать kit-набор из данной платы. Для этого необходимо преобразовать печатку в Gerber файл (файл с расширением .gbr, представляющий собой проект печатной платы для последующего изготовления фотошаблонов на различном оборудовании). Затем необходимо отправить платы на изготовление.И вот спустя пару недель после заказа получаем наши долгожданные платы. Вскрыв посылку и рассмотрев платы поближе, можем убедиться, что все очень качественно и красиво получилось.Итак, давайте уже запаяем данную плату и проверим ее в работе. Компонентов для установки не так уж много, паять от силы минут 20, не больше.Закончили с пайкой. Производим первое включение. И тут нас ждет небольшое разочарование. Данная плата не обошлась без косяков. Проявились они в том, что при вращении ручки потенциометра влево идёт увеличение напряжения и тока, а при правом вращении происходит уменьшение. Так произошло потому, что резисторы для данной платы автор вынес на провода (для последующей установки на корпус) и там без проблем можно было поменять направление вращения просто поменяв боковые контакты. Ну ладно, зато все остальное работает как положено. Но все же автор исправил печатку, теперь там при правом вращении потенциометра идёт увеличение напряжения, все как и должно быть. Так что можете смело скачивать и повторять данную конструкцию (архив с данной печатной платой находится в описании под оригинальным видеороликом автора, необходимо пройти по ссылке ИСТОЧНИК в конце статьи).А теперь давайте перейдем к детальному рассмотрению схемы и непосредственно самой платы. Схему вы можете видеть на своих экранах.Данный блок питания оснащен регулятором напряжения и тока, а также системой защиты от короткого замыкания, которая просто необходима в таких блоках. Представьте себе на минуточку, что происходит при коротком замыкании, когда на входе напряжение 36В. Получается, что все напряжение рассеивается на силовом транзисторе, который конечно же такого издевательства вряд ли выдержит.Защиту тут можно настроить. С помощью вот этого подстроечного резистора выставляем любой ток срабатывания.Здесь установлена релюшка защиты на 12В, а входное напряжение может достигать 40В. Поэтому необходимо было получить напряжение 12В. Это можно реализовать с помощью параметрического стабилизатора на транзисторе и стабилитроне. Стабилитрон на 13В, так как идет падение напряжения на переходах коллектор-эмиттер двух транзисторов.Итак, теперь можно приступать к тестам данного линейного блока питания. Подаем напряжение в 40В от лабораторного блока питания. На нагрузку вешаем лампочку рассчитанную на напряжение 36В, мощностью 100Вт.Затем начинаем потихоньку вращать переменный резистор.Как видим регулировка напряжения работает отлично. Теперь давайте попробуем регулировать ток.Как можно наблюдать, при вращении второго резистора ток уменьшается, а это значит, что схема работает в штатном режиме. Так как это линейный блок и все «лишнее» напряжение превращается в тепло, ему нужен радиатор довольно таки больших размеров. Для этих целей отлично зарекомендовали себя радиаторы от процессора компьютера. Такие радиаторы имеют большую площадь рассеивания, а если их еще оснастить вентилятором, то можно в принципе полностью забыть про перегрев транзистора.А теперь о том, как работает защита. Выставляем необходимый ток с помощью подстроечного резистора. При коротком замыкании срабатывает реле. Пара его контактов размыкает выходную цепь и транзистор находится в безопасности.Для возвращения в нормальный режим работы предусмотрена вот такая кнопка на размыкание, при нажатии на которую снимается защита.Ну или же можно просто отключить блок от сети и подать напряжение снова. Таким образом, защита тоже выключится. Также на плате имеются 2 светодиода. Один сигнализирует про работу блока, а второй про срабатывание защиты.Подводя итоги можно сказать, что блок получился очень классным и подойдет как для новичков, так и для уже опытных радиолюбителей. Так что скачивайте архив и собирайте себе такой блок.Ну а на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

9

Идея

7

Описание

8.5

Исполнение

Итоговая оценка: 8.17 из 10 (голосов: 2 / История оценок)

Facebook

ВКонтакте

Twitter

ОК

1

СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

РадиоКот :: Двухканальный управляемый лабораторный блок питания

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Необходимость в лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно. Проработав кучу материала на просторах интернета и набив шишки на собственном опыте, остановился на нижеследующей конструкции. Диапазон регулирования напряжения 0-30 Вольт, ток отдаваемый в нагрузку определяется в основном примененным трансформатором, в моём варианте спокойно снимаю более 5-ти Ампер. Есть регулировка порога срабатывания защиты по току потребляемого нагрузкой, а также от короткого замыкания в нагрузке. Индикация выполнена на ЖК дисплее LSD16х2. Единственным недостатком данной конструкции считаю невозможность трансформации данного источника питания в двуполярный и некорректность показания потребляемого тока нагрузкой в случае объединения полюсов — вместе. В мои цели ставилась задача питать в основном схемы однополярного питания по сему даже двух каналов, как говорится, с головой. Итак, схема узла индикации на МК с его вышеописанными функциями:    Измерения силы тока и напряжения I — до 10 А, U — до 30 В, схема имеет два канала, на фото показания напряжения до 78L05 и после, имеется возможность калибровки под имеющиеся шунты в наличии. Несколько прошивок для ATMega8 есть на форуме, проверенны мной не все. В схеме в качестве операционного усилителя использована микросхема МСР602, ее возможная замена — LM2904 или LM358, тогда подключать питание ОУ нужно к 12 вольтам. На плате заменил перемычкой диод по входу стабилизатора и дроссель по питанию, стабилизатор необходимо ставить на радиатор — греется значительно.    Для корректного отображения величин токов необходимо обратить внимание на сечение и длину проводников включенных от шунта к измерительной части. Совет такой — длина минимальная, сечение максимальное. Для самого лабораторного источника питания, была собрана схема:     Завелась сразу же, регулировка выходного напряжения плавная, так же, как и порог защиты по току. Печать под ЛУТ пришлось подгонять, вот что получилось:     Подключение переменных резисторов:  Расположение элементов на плате БП Цоколевка некоторых полупроводников Перечень элементов лабораторного ИП: R1 = 2,2 KOhm 1W R2 = 82 Ohm 1/4W R3 = 220 Ohm 1/4W R4 = 4,7 KOhm 1/4W R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4W R7 = 0,47 Ohm 5W R8, R11 = 27 KOhm 1/4W R9, R19 = 2,2 KOhm 1/4W R10 = 270 KOhm 1/4W R12, R18 = 56KOhm 1/4W R14 = 1,5 KOhm 1/4W R15, R16 = 1 KOhm 1/4W R17 = 33 Ohm 1/4W R22 = 3,9 KOhm 1/4W RV1 = 100K trimmer P1, P2 = 10KOhm C1 = 3300 uF/50V C2, C3 = 47uF/50V C4 = 100nF polyester C5 = 200nF polyester C6 = 100pF ceramic C7 = 10uF/50V C8 = 330pF ceramic C9 = 100pF ceramic D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A — RAX GI837U D5, D6 = 1N4148 D7, D8 = 5,6V Zener D9, D10 = 1N4148 D11 = 1N4001 diode 1A Q1 = BC548, NPN transistor or BC547 Q2 = 2N2219 NPN transistor Q3 = BC557, PNP transistor or BC327 Q4 = 2N3055 NPN power transistor U1, U2, U3 = TL081 D12 = LED    Готовые платы выглядят в моём варианте так:    С дисплеем проверял, работает отлично — как вольтметр, так и амперметр, проблема тут в другом, а именно: иногда возникает необходимость в двухполярном напряжении питания, у меня вторичные обмотки трансформатора отдельные, видно из фото стоят два моста, то есть полностью два независимых друг от друга канала. Но вот канал измерения общий и имеет общий минус, посему создать среднюю точку в блоке питания не получится, из-за общего минуса через измерительную часть. Вот и думаю либо делать на каждый канал собственную независимую измерительную часть, или может не так уж часто мне нужен источник с двухполярным питанием и общим нулем… Далее привожу печатную плату, та что пока вытравилась:    После сборки, первое: выставляем фьюзы именно так:     Собрав один канал, убедился в его работоспособности:    Пока сегодня включен левый канал измерительной части, правая висит в воздухе, посему ток показыват почти максимум. Кулер правого канала ещё не поставил, но суть ясна из левого.    Вместо диодов пока что в левом канале (он снизу под платой правого) диодного моста который в ходе экспериментов выкинул, хоть и 10А, поставил мост на 35А на радиатор под кулер.    Провода второго канала вторички трансформатора пока висят в воздухе.    Итог: напряжение стабилизации прыгает в пределах 0.01 вольт во всем диапазоне напряжений, максимальный ток который смог снять — 9.8 А, хватит с головой, тем более, что рассчитывал получить не больше трёх ампер. Погрешность измерения — в пределах 1%.     Недостаток: данный блок питания не могу трансформировать в двухполярный из-за общего минуса измерительной части, да и поразмыслив решил, что оконечники мне не настраивать, поэтому отказался от схемы полностью независимых каналов. Ещё одним из недостатков, на мой взгляд, данной измерительной схемы считаю то, что если соединить полюса — вместе по выходу мы теряем информативность по току потребления нагрузкой из-за общего корпуса измерительной части. Происходит это в следствии запараллеливания шунтов обоих каналов. А в общем источник питания получился совсем не плохой и скоро будет статья о его модернизации. Автор конструкции: ГУБЕРНАТОР    Форум по схеме    Обсудить статью СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Теги статьи:

Добавить тег

Двухканальный управляемый лабораторный блок питания

Для питания своих устройств длительное время пользовался зарядкой от ноутбука, зарядками для телефонов и простейшим регулируемым блоком питания, переделанным из “дежурки” ATX.

Потребность в хорошем лабораторном блоке питания ощущалась всегда, при этом хотелось сделать его самостоятельно.

В конце концов, вооружившись схемами лабораторных блоков питания из интернета, мне удалось разработать схему, прошивку и собрать блок питания, который служит безотказно вот уже более года. Результат полностью удовлетворил мои нужды.

Далее попытаюсь вжать в с статью то, что делалось почти два года с перерывами.

Итак, разработка началась с постановки задачи, все пункты которой в итоге оказались выполнены на 100%:

• двухканальный блок питания. Каналы независимые. Можно соединять последовательно для получения двухполярного или повышенного напряжения. Есть режим синхронизации установки параметров;
• диапазон регулировки напряжения: 0 — 25В;
• диапазон регулировки тока: 10мА — 3А. Нижний предел в 10мА желателен для проверки светодиодов, стабилитронов;
• режимы отсечки и ограничения тока. При КЗ в режиме ограничения тока напряжение должно опускаться до нуля. Ограничение тока должно отрабатывать в пределах 1мс;
• уровень пульсаций напряжения меньше 50мВ;
• точность установки напряжения — до 100мВ;
• точность установки тока — до 10мА;
• отображение текущего измеренного напряжения и тока ( 4 разряда ) на 7-ми сегментных светодиодных индикаторах. Эти индикаторы отлично читаются при любом освещении и угле зрения;
• малогабаритный пластмассовый корпус Z2W 70x150x180;
• управление каналом одним энкодером
• общая кнопка включения/отключения питания;
• автоматическая регулировка скорости вентилятора и аварийное отключение при превышении температуры;
• высокий КПД и низкое тепловыделение, желательна работа без принудительного обдува;
• первичный источник должен иметь достаточный запас по мощности, чтобы выдавать ток 3А на всём диапазоне регулировки напряжений;
• по максимуму использовать имеющиеся детали от компьютерных блоков питания, материнских плат, энергосберегающих ламп, радиоуправляемых игрушек;
• схема может использовать большее количество деталей, чем необходимо, если они есть в наличии или очень дёшевы;
• баланс в сторону простоты схемы, а не получения экстраординарных характеристик.

В качестве вдохновения выступал блок питания от ноутбука, который при своих габаритах и полном отсутствии охлаждения способен выдавать 200Вт!

 

Общий вид БП показан на диаграмме. Первичный источник питания с двумя гальванически развязанными выходами подаёт питание на два идентичных контроллера каналов. Контроллеры подключаются к блоку индикации, каждый к своему. Оба блока индикации находятся на лицевой плате, но они не связаны гальванически. Общая кнопка включения присоединяется к первому каналу.

Гальваническая развязка измерительных модулей сама по себе является непростой задачей. Для упрощения схемы был выбран другой путь: каналы управляются полностью одинаковыми модулями, каждый на своём отдельном микроконтроллере. Связь между модулями осуществляется через UART интерфейс, развязанный с помощью оптопар. Оба канала — равноправные, осуществляют двухстроннюю коммуникацию для синхронизации параметров и для аварийного отключения.

Далее рассмотрим все модули подробней.

В качестве первичного источника питания используется нерегулируемый импульсный источник питания 2×38В.Вариант с трансформаторным источником сразу отпал по нескольким причинам. Во-первых, в рамках поставленной задачи для такого трансформатора попросту нет места. Во-вторых, готового трансформатора у меня не было, а стоят они дорого. Зато у меня есть целая куча неисправных ATX блоков питания, из деталей которых можно изготовить миниатюрный мощный первичный источник.

Схема на микросхеме IR2153 была выбрана из-за своей простоты. Кроме того, в ней используется готовый трансформатор из БП ATX, которые я пока не научился правильно рассчитывать и мотать.

Однако, схемы на IR2153, которых полно в интернете, слишком упрощены. Схема со всеми “лишними” деталями показана ниже:

Рассмотрим схему подробно.

Все детали для входной части схемы ( X-конденсатор, позистор, дроссель, диоды, силовые конденсаторы) выпаиваются из любого ATX БП.Далее идет контроллер IR2153, который управляет двумя силовыми ключами IRF840, образуя прямоходовой преобразователь, работающий на частоте ~32 кГц.Обмотка L3 служит для питания контроллера в рабочем режиме. В упрощенных схемах контроллер питается через резистор R5, но в этом случае на нём выделяется ~2Вт тепла, что в нашем корпусе неприемлемо. В этой схеме R5 наоборот максимально увеличен, запуск блока происходит через ~3 секунды после включения из-за ожидания заряда C5, но зато потом ничего не греется.

Силовой трансформатор TR2 — из БП ATX на 200Вт, с доработкой.

Для получения 38В, необходимо распустить “косу” и соединить последовательно 3 обмотки 5В и обмотки 12В, получив 2 независимые обмотки на 38В. Типичная схема соединений в трансформаторе ATX БП показана ниже:

Главное — не перепутать направление намотки!Далее, сверху наматывается обмотка питания проводом МГТФ минимального диаметра:

Далее трансформатор изолируется, а сверху делается короткозамкнутый виток из медной фольги, как показано выше.

Выходная часть схемы представляет собой 2 независимых полномостовых выпрямителя.Диоды подойдут FR302 из ATX БП. Дроссели тоже:

Конденсаторы на 50V придётся докупить.

Отводы 12В планировались для питания микроконтроллеров каналов, но в финале пришлось от них отказаться, так как под выпрямительные диоды и конденсаторы просто не хватило места. Зато схема контроллера стала более универсальной — требует только 38…40В.

Как видно, в схеме нет обратной связи. По сути, она представляет собой электронный трансформатор. Выходное напряжение будет снижаться при увеличении нагрузки, с 38В до 28В при 3А на канал.

1. От внешнего источника питания подаем 12В на ножки 1(+) и 4(-) микросхемы (к сети не подключаем!) Убеждаемся, что на затворах обоих транзисторов присутствуют прямоугольные импульсы ~32кГц. Подбираем R4C4, чтобы получить эту частоту.
2. Вместо резистора R5 впаиваем резистор 47кОм 2Вт. Выпаиваем резистор R13 (отключаем самопитание). Включаем источник в сеть через лампу 100Вт. Нагрузка не должна быть подключена. Лампа должна вспыхнуть на секунду и погаснуть. Через 5 секунд отключаем от сети и убеждаемся, что никакие детали не нагрелись. Если лампа горит — где-то к.з. Если лампа мигает — проверить цепь питания микросхемы ( ножки 1,4), проверить на замыкание выходной выпрямитель.
3. Включаем в сеть и аккуратно замеряем напряжение на ножках 1,4. Оно должно быть в пределах 10-15.6В.
4. Нагружаем выход выпрямителя обмотки самопитания резистором 1.2кОм. Включаем и замеряем напряжение. Выключаем и доматываем витки для получения 16.5-17.5В.
5. Резистор R5 заменяем на 300кОм, впаиваем резистор R13. Проверяем работу схемы с самопитанием.
6. Убираем лампу и проверяем работу схемы под нагрузкой в длительном режиме.

Отдельно нужно рассмотреть вопрос подавления помех, или “зачем нужны все эти лишние детали”.В любом импульсном блоке питания присутствуют высокочастотные пульсации. Для того, чтобы пульсации не шли в сеть и не вызывали радиоизлучение, на входе установлен фильтр TR1C1.

В любом трансформаторе присутствует паразитная емкость между обмотками. Существуют приемы намотки трансформатора для её уменьшения, но она всё равно всегда есть. Импульсы в первичной обмотке попадают во вторичную цепь, в результате чего потенциал вторичной цепи “взлетает” относительно нейтрали на сотни вольт. Во вторичной цепи возникают наводки. Это синфазные помехи — они идут как бы одновременно по двум проводам, их не могут отфильтровать сглаживающие фильтры L1C9, L2C10.Для борьбы с синфазными помехами внутри блока питания применяют так называемые Y-конденсаторы. Обычно устанавливается один конденсатор между минусами “горячей” и “холодной” частей, на котором замыкаются высокочастотные помехи. При этом на низкой частоте конденсатор остаётся изолятором.

Особенность конструкции Y-конденсатора гарантирует, что при выходе из строя он не уйдёт в пробой, и сетевое напряжение не попадёт во вторичную цепь. Поэтому нужно применять только конденсаторы с обозначением “Y”, а не просто высоковольтные.

В нашем случае всё несколько сложнее: мы планируем соединять выходы последовательно в разные конфигурации. Поэтому в схеме установлены несколько Y конденсаторов, соединяющихся в некой виртуальной точке, к которой также подключается металлический экран (жестяной корпус).

Короткозамкнутый виток трансформатора (медный экран) подключается к “-” горячей части! (исток Q2).

Подробнее о синфазных помехах можно узнать в статье [3.7] [3.10].

На “холодной” стороне для сглаживания пульсаций и фильтрации помех применяются простой LC-фильтр, шунтирование диодов керамическими конденсаторами и шунтирование электролитов танталовыми конденсаторами. Далее у нас будут ферритовые кольца — но об этом позже.

К сожалению, знания добывались в процессе, поэтому плата не финальная.

Изменения делались навесным монтажом, в частности — добавление обмотки питания контроллера и допаивание Y-конденсаторов.

Как допаивались Y-конденсаторы — вообще страшно показывать 🙂

Алюминиевые радиаторы в виде пластин толщиной 3мм прикручиваются к силовым ключам и диодным сборкам через изолирующие прокладки (взятые из тех же ATX БП).После тестирования, блок помещается в жестяной корпус, выпиленный из корпусов ATX БП и CD-ROM.

Важно обеспечить большое количество вентиляционных отверстий. К сожалению, трансформатор от ATX БП рассчитан с учетом принудительного охлаждения, поэтому ощутимо нагревается даже в холостом режиме. Также будут нагреваться выходные диоды под нагрузкой.

Для достижения всех поставленных целей (высокий КПД, низкий нагрев, быстрая реакция на ограничение тока ) применяется линейный регулятор с импульсным предрегулятором.

Отдельно взятый линейный регулятор потребовал бы огромного радиатора, так как все излишки мощности выше выставленного напряжения должны рассеиваться на регулирующем транзисторе, а она может достигать 150Вт.

Отдельно взятый импульсный стабилизатор, напротив, не может обеспечить быструю реакцию на ограничение тока, так как частью выходного фильтра является конденсатор большой емкости.

Используя предрегулятор, выдающий напряжение на 1.2В выше требуемого, мы не рассеиваем энергию в тепло, а на транзисторе линейного регулятора выделяется так мало энергии, что он может работать с минимальным радиатором даже на 3А.

За основу схемы линейного регулятора взята часть схемы блока питания под авторством Koyodza. Все её преимущества описаны в статье [2.12]. Мне она понравилась за простоту и стабильность работы при ограничении тока.

Рассмотрим элементы схемы подробно.

Импульсный предрегулятор построен на контроллере TL494 — “сердце” большинства ATX БП. Выходное напряжение предрегулятора задается сигналом OUT_SENSE — напряжением на выходе БП. Оно сравнивается с сигналом PRE_SENSE — напряжением на выходе предрегулятора, заниженным на ~1.2В за счёт падения на диодах D7, D11 (оба сигнала уменьшены в ~10 раз резистивными делителями). Таким образом, напряжение на выходе предрегулятора поддерживается примерно на 1.2В выше, чем на выходе БП.

На этом этапе разработка сильно затормозилась, почти до полного отчаяния — не удавалось побороть осцилляцию БП. Пришлось изучать довольно обширную тему стабильности обратной связи, моделировать в LTSpice! [3.11 — 3.17].

Напряжение на предрегулятор подаётся с первичного источника через дроссель на плате фильтрации и проходит через импровизированный предохранитель FU1, который представляет собой перемычку проводом ~0.05 прямо между дорожками платы.

Дроссель L1 мотается на кольце от дросселя групповой стабилизации из ATX БП проводом диаметром 1мм до заполнения.

Дроссель L3 — готовый дроссель с линии 12В из ATX БП.

Линейный регулятор взят у Koyodza почти без изменений. Поправлены номиналы компонентов для улучшения стабильности после моделирования схемы в LTSpice. Добавлен диод D5, не позволяющий аккумулятору, подключенному к БП, питать БП после выключения. Изменены коэффициенты усиления, чтобы привести сигналы на выходах U1D U1A и входах U1B, U1C к диапазону 0…3.6В, соответствующие характеристикам БП 25В/3А (3.6В — максимальное выходное напряжение LM324 при питании от 5В)..

Цифровая часть контроллера канала построена на микроконтроллере ATMega328p.

Питание 5В для микроконтроллера получается тоже связкой импульсный предрегулятор + линейный регулятор, так как LM7805 не выдерживает ни 38В входного напряжения, ни падения 33В при 0.1А.

Импульсный предрегулятор построен на микросхеме MC34063. Он опускает напряжение до 7В, а дальше работает LM7805.LM7805 бывают разные, с tolerance от 0.5 до 5%. Так как от стабильности питания микроконтроллера, который задает опорные напряжения, зависит точность всего БП, лучше взять стабилизатор поточнее, например LM7805CV.

Уже в процессе наладки сделал для себя открытие, что MC34063 — не ШИМ, а релейный регулятор. Если ключ открылся — компаратор напряжения уже не может его закрыть до конца импульса. Из-за этого при большом перепаде напряжений (38->5В) на выходе получаются большие пульсации, которые можно немного уменьшить только увеличением частоты до предела — 100КГц(таким образом уменьшив длину импульса). Выход предрегулятора приходится фильтровать дополнительным дросселем L7. О том, как еще уменьшить высокочастотные пульсации в данной связке, можно послушать здесь[3.3].

Гантельки для дросселей L6 и L7 добываются от балластов КЛЛ.

Микроконтроллер формирует опорные напряжения с помощью ШИМ. Сигналы сглаживаются двухкаскадными фильтрами R33R34C17R35C18 и R36R37C19R38C20.2 для улучшения общей точности и стабильности БП.

На этапе настройки контроллера разработка сильно затормозилась почти до полного отчаяния — не удавалось побороть осцилляцию БП. Пришлось изучать довольно обширную тему стабильности обратной связи, моделировать в LTSpice [3.11 — 3.18].

Расчет стабильности осуществляется по методике, описанной в [3.18].

Стабильность линейного стабилизатора в режиме стабилизации напряжения:

Crossover frequency = 7kHzPhase margin = 84oGain Margin = 26dB

Очень хорошие показатели.

Стабильность линейного стабилизатора в режиме ограничения тока:

Crossover frequency = 5kHzPhase margin = 79oGain Margin = 22dB

Стабильность связки пререгулятор + линейный стабилизатор, режим стабилизации напряжения:

 

 

 Crossover frequency = 7kHz Phase margin = 85o

Плата блока индикации прикручивается к передней панели корпуса Z2W. Передние стойки нужно удалить.

Блок индикации содержит две независимые схемы для каждого канала, в составе:

• семисегментные индикаторы, RGB светодиоды состояния, светодиоды SYNC, CUTOFF, подключенные к сдвиговым регистрам 74HC595. Управляются по трём проводам;
• энкодер;
• клеммы
• кнопка включения
• переключатель включения 220B.

Кнопка включения и светодиоды SYNC, CUTOFF подключены к первому каналу.

Светодиод состояния — SMD 5050 из светодиодной ленты. Под него выпиливается “обманка” из оргстекла, чтобы он выглядел как обычный светодиод.

Качественных клемм красного цвета не нашёл — подкрасил лаком для ногтей.

Значительного снижения шумов в импульсном блоке питания можно добиться используя ферритовые бусинки [3.8] и синфазные фильтры ( Common mode Choke ) [3.5,3.9].

Все индукторы величиной 20uH в схеме контроллера — это SMD Ferrite beads:

Детали черного цвета, выпаиваются в огромном количестве из материнских плат и видеокарт, имеют нулевое сопротивление. Правила использования ferrite beads просты: не хотим, чтобы микроконтроллер зашумлял шину питания — питаем через ferrite bead! Не хотим, чтобы шум с шины питания попадал на операционник — питаем через ferrite bead! Не хотим, чтобы высокочастотные помехи попадали на затвор — ставим ferrite bead! Ну и ставим блокировочные конденсаторы по питанию с обеих сторон, естественно.

Для борьбы с синфазными помехами применяются Common Mode Choke:

Благодаря особой намотке [3.5], мы можем подавить синфазные помехи на выходе БП прямо перед клеммами.Кольца для таких дросселей добываются из старых CRT мониторов и принтеров — это те самые утолщения на проводах:

Мне лень было травить отдельную плату — фрезернул вручную:

Плата крепится бутербродом к лицевой панели, прямо на клеммы. Верхние индукторы подключаются между первичным источником и контроллерами — больше для них просто не нашлось места.

Блок питания подключается к компьютеру через USB интерфейс. Конвертор USBUART встроен в прибор. БП и компьютер гальванически развязаны.Общение с компьютером осуществляет мастер, он имеет два UART интерфейса. На подчиненном второй UART не распаиваетсся. Компьютер осуществляет общение с подчиненным через мастера.Реализован простой текстовый протокол (удобный для отладки), защищенный контрольными суммами.Второй UART в мастере реализован программно.

Скорость работы: UART1 — 9600, UART2 — 4800.

Модуль связи представляет собой готовый конвертер USB->UART и плату опторазвязки.

Я использую готовые модули на микросхеме Ch540G, так как они дёшевы, для них есть драйвера под все версии Windows, и нет шанса нарваться на заблокированную подделку.

 

Из модуля необходимо выпаять USB разъем и заменить его на “гребёнку”. Модуль вставляется сверху в плату опторазвязки.

Опторазвязка, построенная на оптронах PC817, позволяет общаться на скорости до 19200 бод.

Модуль устанавливается на задней стенке прибора с помощью крепления, распечатанного на 3D принтере.

Недостаток плотного монтажа — при любой поломке придется долго добираться до нужной платы. К счастью — у меня поломка случилась всего один раз — ушел в к.з. блокировочный конденсатор, перегорел предохранитель.

Заднюю крышку выпилял из алюминия толщиной 3мм — она служит радиатором для транзисторов линейных регуляторов. Крепятся к нему через изолирующие прокладки.2 ) радиатор на транзистор драйвера вентилятора. Радиаторы и дроссели слегка фиксируются герметиком к плате.

Первичный источник располагается посередине, все провода идут под ним.

Один датчик температуры проталкивается внутрь первичного источника, второй — прижимается к задней стенке поближе к транзисторам. Оба датчика подсоединяется к мастеру. К подчинённому датчики не подсоединяются, вместо сенсора TEMP1 устанавливается перемычка, чтобы контроллер работал в режиме подчиненного.

В качестве датчиков, кстати, работают какие-то германиевые диоды, Д9В, кажется:

В передней части корпуса, по бокам и сверху нужно сделать продольные вентиляционные отверстия длиной 2см — воздух должен проходить сквозь первичный источник, контроллеры и выходить сзади. 

Модуль USB-UART прикручивается к задней стенке. Стойки, крепление модуля USB-UART, крепление динамика, крепление датчика температуры на радиатор и решётку вентилятора печатал на 3D принтере.

Верхняя часть корпуса прикручивается двумя винтами М3 к алюминиевым стойкам с нарезанной резьбой.

Прошивка написана на CodeVisionAVR 2.05.В оба контроллера заливается одна и та же прошивка. Контроллер начинает работать как подчиненный, если вместо первого датчика температуры установлена перемычка.

Прошивку можно заливать через ISP разъем, но гораздо удобнее это делать через ПО на PC.Для этого в контроллеры записывается Bootloader, который реализует протокол программатора AVR910, на скорости 9600 для мастера и 4800 для подчиненного. Bootloader выбирает скорость в зависимости от наличия перемычки вместо датчика температуры.Для ручного перевода контроллера в режим бутлоадера, нужно зажать кнопку энкодера при включении устройства. Контроллер будет отображать букву P на верхнем индикаторе. Это может понадобиться для первой заливки прошивки в БП. В дальнейшем ПО для PC умеет автоматически переводить контроллеры в режим программирования, прошивка обоих контроллеров осуществляется через USB, не нужно разбирать устройство.

Мастер осуществляет туннелирование пакетов для обеспечения коммуникации PC с подчиненным, включая заливку прошивки. Реализация такой системы с минимальными затратами памяти — самая сложная часть прошивки. Подпрограммы коммуникации используют меньше 256 байт RAM, остальная память используется системой логирования.

БП умеет вести лог работы автономно. Лог можно посмотреть, запустив ПО для PC. Можно просматривать зарядные кривые аккумуляторов. Лог содержит 200 записей. Период логирования задается в настройках. При заполнении лога, период автоматически удваивается, лог ужимается, логирование продолжается.

Программное обеспечение написано в среде Flash Builder 4.6.

ПО позволяет увидеть индикаторы передней панели, задавать напряжения и токи, включать/выключать устройство.Основное применение ПО — обновление прошивки и настройка. Всё это можно делать и без ПО, но так намного удобнее.

Общее состояние блока питания отображают RGB светодиоды, расположенные над клеммами.В выключенном состоянии светодиод светит синим цветом.Верхний индикатор отображает установленное напряжение, нижний — установленное ограничение тока.Каждый энкодер управляет своим каналом. Для изменения напряжения необходимо нажать на кнопку энкода, при этом загорится точка в крайнем правом разряде на индикаторе напряжения. Ручка энкодера изменяет настройку.

Для изменения тока нужно нажать кнопку энкодера ещё раз. При этом загорается точка в крайнем правом разряде индикатора тока.

Светодиод “Sync” сигнализирует о включенном режиме синхронизации настроек. При этом изменение заданных напряжения или тока на одном канале сразу передается на другой канал.

Светодиод “Cutoff” сигнализирует о включенном режиме отсечки по превышению максимального тока.

Для включения блока питания нужно нажать кнопку “All On/Off”. Оба канала включаются и выключаются одновременно. Нет возможности отдельно управлять включением каналов. При срабатывании отсечки на любом канале отключаются оба канала одновременно.

Во включенном состоянии RGB светодиод светится зеленым цветом. Если сработало ограничение тока — красным цветом.

Верхний и нижний индикаторы отображают реальные измеренные значения напряжения и тока на клеммах.

Изменение настроек напряжения и тока осуществляется аналогично, но настроенные значения будут отображаться кратковременно во время изменения, при этом будет мигать точка в крайней правой позиции. После изменения настроек БП возвращается к показу измеренных значений.

Для входа в меню опций необходимо удерживать кнопку энкодера в течении 1 секунды.Переключение между пунктами меню — короткое нажатие на кнопку энкодера.

Поворот ручки энкодера изменяет настройку.

Таблица. Меню опций

В связи с тем, что это программируемый БП, измеренные значения могут отличаться от установленных на несколько младших разрядов вследствие малой точности встроенного АЦП, шунта, наволок, температурного дрейфа. Например, БП сформирует опорные напряжения для установки 5В на выходе, но измерительный модуль вследствие плохой калибровки или общей неточности БП будет отображать 4.98. Чтобы избежать такого “некрасивого” поведения, добавлены настройки dU и dI, которые задают максимальную разницу между выставленными и измеренными значениями, при которой применяется корректировка. Например, 5.00-4.98 => 2, при dU >= 2 измеренное напряжение будет отображаться как 5.00, при dU

Для выхода из меню опций необходимо удерживать кнопку энкодера в течении 1 секунды.

После прошивки, установка и измерение напряжения и тока работают неточно. Блок питания необходимо откалибровать.Каналы калибруются независимо.

Таблица. Точки калибровки

 

Для входа в режим калибровки нужно удерживать кнопку энкодера в течении 5 сек.

Настройки сохраняются в EEPROM.

Кнопка On/Off включает или выключает оба канала.

Для выхода из режима калибровки нужно удерживать кнопку энкодера в течении 5 сек.

Калибровку удобнее проводить, используя ПО для PC, так как все параметры отображаются на экране.

Таблица. Меню калибровки.

Калибровка установки напряжения:

1. установить ограничение тока на максимум;
2. в пункте меню “Ure0” изменить значение PWM, чтобы на выходе блока питания было 0В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
3. в пункте меню “Ure1” изменить значение PWM, чтобы на выходе блока питания был 1В;нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
4. в пункте меню “Ure2” изменить значение PWM, чтобы на выходе блока питания было 20В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

Калибровка установки ограничения тока:

1. подключить к блоку питания амперметр и нагрузку сопротивлением 10…200 Ом;
2. задать такое выходное напряжение, чтобы ток был равен 110…200мА;
3. в пункте меню “Ire0” указать значение PWM, при котором блок питания ограничивает ток до 10мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
4. в пункте меню “Ire1” указать значение PWM, при котором блок питания ограничивает ток до 100мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
5. подключить к блоку питания амперметр и нагрузку сопротивлением 1…10 Ом;
6. задать такое выходное напряжение, чтобы ток был равен 1.6…2А;
7. в пункте меню “Ire2” указать значение PWM, при котором блок питания ограничивает ток до 1.5А; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

Калибровка измерения напряжения:

1. в пункте меню “U0” выставить выходное напряжение в 0В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
2. в пункте меню “U1” выставить выходное напряжение в 1В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
3. в пункте меню “U2” выставить выходное напряжение в 20В;нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

Калибровка измерения тока:

1. подключить нагрузку 1…10 Ом;
2. в пункте меню “I0” выставить ограничение тока на 10мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
3. в пункте меню “I1” выставить ограничение тока на 100мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
4. в пункте меню “I2” выставить ограничение тока на 1.5А; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

Калибровка температуры:

К сожалению, реализовать полностью пассивное охлаждение не удалось. Вентилятор должен вращаться всегда, на минимальной скорости, чтобы создавать хоть какой-то воздушный поток. К счастью, на минимальной скорости вентилятора вообще не слышно даже в полной тишине.

1. В пункте Fan1 настраиваем минимальную скорость вентилятора. Это та скорость, на которой вентилятор уверенно стартует.
2. В пункте Fan2 настраиваем максимальную скорость вентилятора (на вентилятор должно подаваться 12В)
3. В пункте t1o1 указываем значение ADC с датчика, оставленного при температуре 20o
4. В пункте t1o2 указываем значение ADC с датчика, нагретого феном до 70o
5. В пункте t1o3 указываем значение ADC с датчика, нагретого до 80o
6. Тоже самое проделываем для t2

В заключение приведу несколько осциллограмм.

12В, без нагрузки, нарастание напряжения при включении:

12В, нагрузка 1А, нарастание напряжения при включении:

12В, без нагрузки, спад напряжения при выключении:

12В, нагрузка 1А, спад напряжения при выключении:

5В, нагрузка 0.7А, уровень шума:

12В, нагрузка 1А, уровень шума:

25В, нагрузка 1.5А, уровень шума:

12В, ограничение тока 1А, короткое замыкание:

• Добавить режимы заряда аккумуляторов. Я не уверен насчёт Li-Ion, но быстрый заряд SLA батарей можно реализовать точно.
• Измерение малых токов. В схеме применяется шунт на 0.13Ом, так как он не должен греться на максимальном токе. Но на малых токах (меньше 50мА) напряжение на шунте слишком маленькое ~6мВ, чтобы его мог воспринять операционный усилитель LM324, у которого Offset Voltage составляет 5мВ. Мы немного улучшаем ситуацию, пробиасив усилитель с помощью R49, что позволяет отображать токи от 10, 20, 30, 40, 50мА, но все равно не дает возможность различать токи в несколько миллиампер. Да и сигнал с шунта, дойдя до усилителя, оказывается слишком зашумлен. Есть идея найти специализированный усилитель токового шунта и смонтировать его навесным монтажом прямо на шунте, подключив выход к свободной ноге — ADC7.

Видео с демонстрацией работы устройства:https://youtu.be/EF3L979mCus

Схемы, печатки (Proteus), прошивка (CVAVR 2.05), ПО (Flash Builder 4.6):

https://yadi.sk/d/5P4Np9qzvQ8j5

Первичные источники:

1.1. ИИП для новичковhttps://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=85106

1.2. Собираем импульсный БП. Блок питания на микросхеме KA2S0880 (как вариант вместо IR2153)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/03/

1.3. Импульсный блок питания (60Вт) (обратноходовый на UC3842)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/04/

1.4. Импульсный блок питания мощностью 200 Вт для УМЗЧ (UC3825AN)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/33/

Лабораторные источники:

2.1. Лабораторный БП ( ATMega8, ОУ, TIP 121, не программируемый)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/14/

2.2. БП с микроконтроллерным управлением и регулировкой параметров при помощи энкодера (sonata)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/19/

2.3. Лабораторный с ОУ ( IRL530N, ОУ, монтажное И)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/21/

2.4. Цифровое управление лабораторным источником (stm32f100c4)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/22/

2.5. Встраиваемая универсальная плата управления лабораторными блоками питания ( КТ819 x 2 + KT817, КР572ПВ2 )https://radiokot.ru/circuit/power/supply/24/

2.6. Блок питания 2x35V ( КТ818 x 2 + KT816, КР572ПВ2 )https://radiokot.ru/circuit/power/supply/25/

2.6. Модуль индикации, защиты и управления для лабораторного блока питания (PIC)https://radiokot.ru/circuit/power/supply/32/

2.7. Надёжный,как автомат Калашникова ( Tip122, ATMega16, не программируемый )https://radiokot.ru/circuit/power/supply/34/

2.8. Лабораторный Блок Питания на ATmega16 ( Atmega16, Tip 142, переключение обмоток )https://radiokot.ru/circuit/power/supply/37/

2.9. Простой И Доступный Бп 0…50В ( 2N3055+BD140, невозможно сделать программируемым)https://forum.cxem.net/index.php?showtopic=76820

2.10. Лабораторный блок питания на STM32F100https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=90037

2.11. Необычный блок питания на микроконтроллере. (ATMega16, LM2596)https://forum.easyelectronics.ru/viewtopic.php?f=16&t=4853

2.12. Лабораторный блок питания (koyodza)https://koyodza.embedders.org/powers.htmlhttps://caxapa.ru/190584.htmlhttps://caxapa.ru/191294.htmlhttps://caxapa.ru/342843.htmlhttps://caxapa.ru/194433.htmlhttps://caxapa.ru/277725.html

2.13. Лабораторный блок питания PSA2 (koyodza)https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=92885

2.14. Лабораторный БП PSL-3604(Леонид Иванович)https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=59168

2.15. Home Built Bench Power Supply V1 — Schematichttps://www.youtube.com/watch?v=x0fjSleInEw

2.16. Лабораторный источник питания на IGBT транзистореhttps://cxem.net/pitanie/5-273.php

2.17. 0-50V 2A Bench power supplyhttps://www.electronics-lab.com/projects/power/003/index.htmlhttps://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=2587

2.18. Fan noise level, poor qualityhttps://www.youtube.com/watch?v=-lq1YGAgJ0c

2.19. Китайский лабораторный источник питания DAZHENG PS-1502DDhttps://microsin.ru/content/view/1126/43/https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=11898

2.20. Цифровой лабораторный блок питания с управлением через ПКhttps://mysku.ru/blog/russia-stores/34623.html

2.21. Sorensen DLM600 DC Power Supply Product Demohttps://www.youtube.com/watch?v=Ur-prMeM6NY

2.22. ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ИНДИКАЦИЕЙ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕhttps://elwo.ru/publ/skhemy_blokov_pitanija/laboratornyj_bp_s_indikaciej_na_mikrokontrollere/7-1-0-503

2.23. Блок питания 13,8 В/10 Аhttps://rudig.ru/categors/open_t/383

2.24. Лабораторный БП на TL431https://forum.cxem.net/index.php?showtopic=123103&st=0

2.25. Fully Programmable Modular Bench Power Supplyhttps://gerrysweeney.com/fully-programmable-modular-bench-power-supply-part-14/?wppa-occur=1&wppa-cover=0&wppa-album=7&wppa-photo=108

2.26. Обзор Korad KA3005Dhttps://www.youtube.com/watch?v=JMiOATzAT6Q

Теория:

3.1. Power Supplies: What is Slew Rate?https://www.youtube.com/watch?v=WA8Glt4K_bs

3.2. DIY Bench Power Supply Video serieshttps://www.youtube.com/watch?v=70dsAWBkXIM&list=PLDBuVMDVJaX2wCN84B5sjFMKDsMbsS7jq

3.3. Engineer It — How to test power supplies — Measuring Noisehttps://www.youtube.com/watch?v=pKXPqApOYfk

3.3. Minimizing Switching Regulator Residue in Linear Regulatorhttps://www.youtube.com/watch?v=WxhjLIu-vPg

3.4. LM321/LM324 for current sensinghttps://e2e.ti.com/support/amplifiers/precision_amplifiers/f/14/t/244945

3.5. Common mode choke windinghttps://jeelabs.net/boards/7/topics/1094?r=1355

3.6. Советы по проектированию понижающих преобразователейhttps://www.compel.ru/lib/ne/2007/8/7-sovetyi-po-proektirovaniyu-ponizhayushhih-preobrazovateley/#rlcje

3.7. Сетевые фильтры и помехоподавляющие конденсаторыhttps://bsvi.ru/setevye-filtry-i-pomexopodavlyayushhie-kondensatory/

3.8. Ферритовые бусинкиhttps://tqfp.org/parts/ferrite-beads.html

3.9. Basics of Ferrite Beads: Filters, EMI Suppression, Parasitic oscillation suppression / Tutorialhttps://www.youtube.com/watch?v=81C4IfONt3o

3.10. Способы борьбы с помехами в импульсных блоках питанияhttps://www.xn--b1agveejs.su/radiotehnika/146-sposoby-borby-s-pomehami-blokah-pitaniya.html

3.11. Компенсация обратной связи в импульсных источниках питания часть 1.https://bsvi.ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-v-impulsnyx-istochnikax-pitaniya-chast-1/

3.12. Компенсация обратной связи: практический подходhttps://bsvi.ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-prakticheskij-podxod/

3.13. Biricha Digital. Foundations (Part 1.A) — Understanding Bode Plots and Stability of Power Supplieshttps://www.biricha.com/articles/view/bode_plot_analysis_of_smps

3.14. Biricha Digital. Foundations (Part 1.B) — Frequency Response Measurement of the Plant, Compensator and Loop of our Switch Mode Power Supplyhttps://www.biricha.com/articles/view/frequency_response_measurement

3.15. Biricha Digital. Foundations (Part 1.C) — Understanding and Using Transfer Functionshttps://www.biricha.com/articles/view/transfer_functions_poles_zeros

3.16. h5621852 — Bode Plot Example and Interpretationhttps://www.youtube.com/watch?v=__WpViE9LKE

3.17. Stability 101 Whiteboard Series by Analog Devices, Inc.Stability 101: Loop Gain in Operational AmplifiersStability 101: Bode Plots and Operational AmplifiersStability 101: Decompensated Operational AmplifiersStability 101: Driving a Capacitive Load (Operational Amplifiers)Stability 101: Parasitic Capacitance in Operational Amplifiers

3.18. Dynamic Electronic Load Project (EEVBlog)https://www.eevblog.com/forum/projects/dynamic-electronic-load-project

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?



Самодельный лабораторный блок питания: vladikoms — LiveJournal

Когда то у меня был советский источник питания Б5-47, он очень громко и противно пищал, грелся, периодически из него шел дым. Таким образом пользование сей девайсом более 5 минут причиняло просто невыносимые моральные страдания. Явно он был неисправен. Вскрытие показало что лучше его сразу выбросить и забыть. К тому же его интерфейс управления мне никогда не нравился, юзабельность тоже оставляла желать лучшего. Понятно, что без нормального БП жизнь скучна, решил быстренько сделать БП из того что было под рукой. В итоге изготовление данной конструкции по разным причинам затянулось аж на 2 года. Собственно вот результат:

Требования были следующие: регулируемое выходное напряжение до 30 В с регулируемым токоограничением до 5 А. Разумеется должна применяться цифровая индикация. Дизайн должен напоминать MASTECH HY3005D и им подобные. Единственное — мне никогда не нравилось что первый прибор показывает ток. Ну неправильно это — напряжение всегда первично, соответственно первый прибор должен показывать именно напряжение.

Первоначально проектировал схему на базе линейного стабилизатора К142ЕН2А, но в итоге отказался от этой идеи — низкий КПД, регулирующий силовой транзистор сильно грелся даже с учетом того что был предусмотрен переключатель отпаек на вторичной стороне трансформатора. Да и вообще всё как-то криво работало. Пришлось выпилить.

Второй вариант схемы разработал на базе легендарного ШИМ-контроллера TL494, который в разных вариациях встречается во многих компьютерных блоках питания. На этот раз всё получилось как надо.

Вкратце о конструкции:

Принципиальная схема (кликабельно)

Как уже говорил — девайс собрал из запчастей, большинство которых были в радиусе 5 метров от меня.

Понижающий трансформатор нашелся под столом, марки я его не знаю. Напряжение на вторичке около 40 В.
D1 — TL494, VD1 — диод шоттки и тороидальный дроссель L1 выпаял из неисправного компьютерного блока питания: диод шоттки используется в схеме выпрямления, он установлен на радиаторе возле импульсного трансформатора, тороидальный дроссель расположен рядом с ним.
LM358 — весьма хороший и распространенный операционный усилитель. Продаётся почти на каждом углу. Рекомендован к приобретению.
Шунт R12 — взял из какого-то старого связисткого оборудования: представляет собой 3 толстых изогнутых проволочки.

Резисторы R9, R10 используются для регулирования выходного напряжения (грубо, точно). Резисторы R3, R4 используются для регулирования токоограничения (грубо, точно).
При наладке БП подстроечным резистором R15 регулируется порог переключения светодиодной сигнализации. Еще возникли проблемы с интегральным стабилизатором 7805 — при входном напряжении около 40 В он начинал ужасно глючить — просаживал выходное напряжение, решил проблему установив по входу 1 Вт гасящий резистор R13.

Сам корпус взят от древнего самопишущего регистратора. Компоновка получилась следующей — в середине корпуса установлен силовой трансформатор, который вошел туда как родной, видимо они были созданы друг для друга. В передней части БП расположена электронная схема управления, органы управления и сигнализации. В задней части корпуса расположена вся силовая электроника. Таким образом трансформатор как бы делит БП на 2 части — слаботочную и силовую.

Передняя часть корпуса с откинутой лицевой крышкой. Цифровые измерительные приборы приехали из Китая, они заводского производства. Электронная схема управления состоит из 2 плат: плата регулятора напряжения — TL494 c обвязкой, и плата сигнализации — включает в себя микросхемы D3,D4. Почему не сделал на одной плате? Просто сигнализацию я делал несколько позже чем регулятор, и отдельно доводил её «до ума». Там тоже были свои заморочки.

Задняя часть корпуса. На общем радиаторе установлены диодный мост KBPC 3510, силовой транзистор КТ827А, дроссель L1, шунт R12. Всё это дело изнутри обдувается 12 сантиметровым вентилятором. В задней части корпуса установлены также предохранители, сглаживающие конденсаторы C1, C4 и маленький вспомогательный импульсный блок питания для работы вентилятора и цифровых измерительных приборов.

Конечно, можно было бы купить фирменный БП и не городить огород. Но иногда хочется самому поизобретать велосипед

Если кто-то задумает повторить конструкцию вот здесь выложил принципиальную схему в высоком разрешении и чертежи печатных плат в формате Sprint Layout.

Обновление 09.01.2019

По прошествии времени пользователи в комментариях поделились своими модификациями блоков питания. Рассмотрим подробнее предложенные варианты. Обсуждение всех конструкций по-прежнему доступно в комментариях

Модификация № 1

Предложена acxat_smr

Принципиальная схема

Драйвер полевика (точнее, двух параллельно — выравниванием токов занимаются сами полевики) запитан от отдельного источника 15в. У себя взял промагрегат 9-36в/15в TEN 12-2413. От него же запитаны кулеры.
TL494 запитана от отдельного источника 24 в.
Потенциометр вольтажа любой, замер тока с шунта амперметра. Трансформатор выдает 34 в, выпрямленного около 45.
Проблема мощности упиралась в дросселе. Если 5-амперник нормально шел, то 20 помучал.
Практическим путем нашел вариант два параллельно на кольцах от компового. 23 витка проводом 1,15мм.

Внешний вид конструкции

Модификация № 2

Предложена rond_60

Принципиальная схема

Недавно натолкнулся на эту статью про ЛБП на TL494. Загорелся желанием собрать БП по этой схеме, тем более уже давно валялся трансформатор от польского блока питания на 24в и 4а. Вторичка выдает 34в переменки, после моста с кондером 10000х63в — 42в. Собрал навесным монтажом по этой схеме, включил и сразу дым из 494-й. Все проверил, заменил микросхему, включаю — на холостом работает, на выходе напряжение пытается регулироваться, прикоснулся к 494 — горячая! Добавил номинал 4.7к резистору R1 — блок работает, но стоило подключить лампочку 24в 21вт, как взорвалась микросхема в районе 9, 10 ножки. Отмотал с вторичной обмотки транс-ра несколько витков (снизил напряжение на 4 вольта) и все равно горят микросхемы. Питание на 8,11,12 ноги подавал 12в с другого БП, мотал дроссель разным по диаметру проводом и количеством витков — толку нет (сжег 6 микрух). У меня есть кой — какой опыт по переделке компьютерных блоков в зарядные устройства и регулируемые блоки питания на основе TL494 и ее аналогах. Начал собирать обвязку ШИМа по схемам к комповым БП. Изменил управление силовым транзистором, подал питание на ШИМ от отдельного источника на 12в (переделал зарядку от сотового телефона) и все — блок заработал! Пару дней настраивал на регулировки и свист дросселя (оссцила нет) теперь надо отлутить плату управления и можно собирать в корпус.

Сегодня настраивал свой БП. Спасибо большое shc68 за подсказку проверять пульсации на выходе динамиком если нет осциллографа. При малой нагрузке (лампочка 12в, 21вт) из динамика слышался гул и вой когда крутил регулятор тока. Устранил это безобразие установкой дополнительных конденсаторов (на схеме обведено красным цветом).
Как рекомендовал shc68 конденсатор С15 действительно жизненно важный. Еще с помощью динамика определил бракованный потенциометр на регулировку тока. При его вращении из динамика слышался шорох и треск. После его замены и установки доп. конденсаторов из динамика тишина (чуть слышное шипение) при разной нагрузке на выходе БП.
Делал тест на нагрев деталей блока. При такой нагрузке в течении 1.5 часов только транзистор грелся (трогал пальцем его корпус), а радиатор, где он установлен, чуть теплый (обдувается вентилятором). Дроссель — холодный, трансформатор тоже.

Внешний вид конструкции

Модификация № 3

Предложена andrej_l

За основу была взята схема с полевиком https://ic.pics.livejournal.com/rond_60/78751049/3328/3328_original.jpg
При отладке появились проблемы с управлением полевика через трансформатор. На небольших токах нагрузки он работал, при увеличении более 2 ампер происходил срыв и падение тока (при скважности ШИМ > 30%). Пришлось убрать трансформатор и вместо него поставить оптодрайвер ACPL3180 с питанием от отдельной обмотки трансформатора.
Сделал 2 независимых канала с регулировкой напряжения до 30V и ограничения тока до 10A. Второй канал запустился сразу, только пришлось подстроить максимальные значения напряжения и тока. Регулировочные резисторы — 10 оборотные
https://ru.aliexpress.com/item/Free-Shipping-3590S-2-103L-3590S-10K-ohm-Precision-Multiturn-Potentiometer-10-Ring-Adjustable-Resistor/32673624883.html?spm=a2g0s.11045068.rcmd404.3.de3456a4CSwuV3&pvid=b572f0cb-2d84-4353-a657-a28824b99672&gps-id=detail404&scm=1007.16891.96945.0&scm-url=1007.16891.96945.0&scm_id=1007.16891.96945.0
В качестве V-A метра применён китайский модуль
https://ru.aliexpress.com/item/DC-100-10A-50A-100A/32834619911.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.466b33edLWGUwZ с доработкой, достигнута точность показаний 2% при больших токах и 10 мА при токах до 1А.
Радиатор на транзисторе и диоде один от компьютерного блока питания. При нагрузке на лампу 15V 150W он нагревается до 80 градусов (больше греется диод). Настроил включение вентилятора охлаждения на 50 град. (один на 2 канала)
Окончательная схема одного канала

Rшунт 0,0015 Ом — Это встроенный шунт прибора, к нему добавляются сопротивление проводов от индикатора до клемм XS104 и «-«, при большом токе они оказывают значительное влияние. Провод 1,5 кв.мм
Настройка:
1 Запускаем задающий генератор на TL494 и драйвер с отключенным затвором VT101. На выходе драйвера будет ШИМ около 90%. Настраиваем частоту TL в пределах 80 — 100 кГц подбирая R107
2 Подключаем затвор транзистора (для подстраховки питание +45 подаём через токоограничивающий балласт, я брал 2 лампы 24V 150W последовательно) и смотрим выход БП. Подключаем небольшую нагрузку (я брал 100 Ом). Если напряжение на выходе регулируется то устанавливаем максимальное значение выхода с помощью R122.
3 Убираем токоограничивающий балласт, нагружаем выход сильнотоковой нагрузкой (я брал лампу 15V 150W) и настраиваем максимальный ток в нагрузке: R106 постепенно выводим в нижнее по схеме положение, подбираем R104 и R105 добиваясь срабатывания защиты по току (у меня ограничение по току 10А). При сработке токовой защиты регулировка напряжения с помощью R101 в большую сторону не приводит к его росту на выходе.
4 Узел индикации на операционнике и светодиодах не нуждается в настройке (его единственный недостаток — небольшая подсветка красного светодиода когда горит зелёный, можно исправить включив последовательно с красным обычный диод.
5 настраиваем Р101 на нужную температуру срабатывания вентилятора нагрузив блок питания на приличную нагрузку измеряя температуру диода и транзистора на радиаторе.

Внешний вид:

Осциллограммы

Цепи общего пользования с меткой «источник питания» — CircuitLab

Теперь показаны схемы 1-20 из 45. Сортировать по недавно измененное имя

	Гибридный источник питания ПУБЛИЧНЫЙ Гибридный блок питания из очень дешевых комплектующих автор: febb | обновлено 12 февраля 2019 г. источник питания
	7805 и бородавка испытывают пропадание напряжения ПУБЛИЧНЫЙ Линейный стабилизатор напряжения 7805 не может поддерживать выходное напряжение.Ты можешь починить это? от CircuitLab | обновлено 7 июня 2017 г. источник питания трансформатор регулятор напряжения
	Выпрямитель с ШИМ высокой мощностью ПУБЛИЧНЫЙ Простой проект для подачи высокого напряжения при сильном токе на нагрузку постоянного тока, управляемую с помощью ШИМ.В реальных приложениях нагрузка представляет собой 5 последовательно подключаемых светодиодов мощностью 100 Вт. от Габриэль Паука | обновлено 1 июня 2016 г. ac-to-dc мост-выпрямитель силовая электроника источник питания шим выпрямитель
	Fuente simétrica ПУБЛИЧНЫЙ автор: JCUrchulutegui | обновлено 7 марта 2016 г. источник питания
	12 В, 2 А Mini PSU ПУБЛИЧНЫЙ Это схема, основанная на примечаниях к применению в таблице данных. по sjenkin | обновлено 27 июля 2015 г. власть источник питания блок питания
	Регулятор 5 В с низким падением напряжения ПУБЛИЧНЫЙ привет — Я здесь новенький и нашел схему, которая могла бы работать для меня, но при использовании симулятора, возможно, это не так.входное напряжение постоянно колеблется от 0 до 10 В постоянного тока, и я хочу получить регулируемое напряжение 5 В постоянного тока. Я… Ленлен | обновлено 6 июня 2015 г. источник питания регулятор напряжения
	Блок питания Eurorack на 15 В постоянного тока ПУБЛИЧНЫЙ Музыка из космоса Джорсли | обновлено 19 января 2015 г. ac-to-dc источник питания
	Резистивный источник питания AC-DC ПУБЛИЧНЫЙ Неизолированный преобразователь переменного тока в постоянный малой мощности. автор: febb | обновлено 24 декабря 2014 г. ac-to-dc источник питания
	PS ПУБЛИЧНЫЙ автор: n1ir | обновлено 29 апреля 2014 г. источник питания
	Контроллер резервного питания USB ПУБЛИЧНЫЙ Управление напряжением питания USB и резервное копирование с помощью никель-металлгидридного аккумулятора. автор: febb | обновлено 22 апреля 2014 г. 5v-бустер pic12 источник питания USB
	Резервный источник питания USB ПУБЛИЧНЫЙ Переключаемый источник питания USB и резервный контроллер с 1 аккумулятором AAA автор: febb | обновлено 15 апреля 2014 г. pic12 источник питания USB
	2.Простой импульсный источник питания 5 В 250 мА с заданным приводом затвора ПУБЛИЧНЫЙ Сигнал управления затвором с заданным фронтом вырабатывается источником напряжения CSV и модулируется для формирования контура обратной связи источника питания. по mrobbins | обновлено 30 сентября 2013 г. источник питания шим переключение
	Вакуумный флуоресцентный источник питания для дисплеев ПУБЛИЧНЫЙ от devicemodder | обновлено 4 сентября 2013 г. источник питания
	Подайте питание на схему без трансформатора ПУБЛИЧНЫЙ Маломощный бестрансформаторный преобразователь переменного тока в постоянный. по mrobbins | обновлено 29 июля 2013 г. источник питания
	Электропитание электронно-лучевой трубки B7S2 ПУБЛИЧНЫЙ Высоковольтный источник питания для электронно-лучевой трубки B7S2 от Resita | обновлено 17 июля 2013 г. b7s2 электронно-лучевая сделай сам осциллограф источник питания трубка
	Источник переменного тока постоянного тока ПУБЛИЧНЫЙ Это попытка возможной схемы для источника переменного тока постоянного тока. по jjdans | обновлено 14 июля 2013 г. Округ Колумбия lm317 источник питания Переменная
	SLA Backup PS ПУБЛИЧНЫЙ Резервное питание от Electronic Components Circle https: // electroniccomponentscircle.wordpress.com/2012/12/26/backup-power-supply/ по TSayles | обновлено 25 мая 2013 г. резервное копирование источник питания sla
	От одиночного до двойного источника питания ПУБЛИЧНЫЙ Это схема, которая преобразует одинарный источник питания в двойной без использования трансформатора с центральным ответвлением. по шагасу | обновлено 15 мая 2013 г. двойной двойное питание операционный усилитель власть источник питания поставка транзистор
	разделитель рельсов ПУБЛИЧНЫЙ автор: alkopop79 | обновлено 12 апреля 2013 г. источник питания рельсокол
	Стабилизатор отрицательного напряжения с LM317 ПУБЛИЧНЫЙ Использование LM317 для создания источника питания с отрицательным напряжением. по hondabones | обновлено 1 апреля 2013 г. Округ Колумбия lm317 отрицательный положительный источник питания регулятор поставка Напряжение

Схема цепи переменного источника питания 0–30 В при 3A

Это принципиальная схема переменного источника питания 0–30 В.Я рекомендовал это. Потому что вы можете настроить выходное напряжение от 0 В до 30 В, при токе 3 А и защиту от перегрузки.

Кроме того, это высокоэффективный стабилизатор, использующий стабилизатор микросхемы UA723 и силовой транзистор TIP3055. Итак, это небольшой лабораторный источник питания постоянного тока по недорогой цене.

Регулируемый источник питания 0–30 В на 3 А

Подходит для тех, кто ищет схемы: электрическая схема регулируемого источника питания 0–12 В и 0–24 В. B ecause Это сильноточные, нормальные детали, новая конструкция схемы.

Зачем делать переменный источник питания 0–30 В

• Современный дизайн — Я показывал вам старую схему ниже, также использующую LM723. Но он питает ток всего 2А. И он использует силовой транзистор 2N3055. Итак, это сложно сделать. Но вместо этого использует TIP3055 . Он тонкий, поэтому его легко установить на радиатор.
• Выходное напряжение — выходное напряжение регулируется: 0–30 В постоянного тока
• Максимальный ток — весь диапазон выходного напряжения может обеспечивать ток до 3A
• Недорогой — если сравнивать со старыми схемами.это дешевле их.
• Требуется деталь — необходимо использовать трансформатор: 12-0-12V 4A для полного тока до 3A.

Как это работает

Схема регулируемого источника питания 0–30 В, 3 А

Как показано на рисунке 1, принципиальная схема. Порядок работы интересный.

Ой! Здесь слишком сложно. Посмотрите…
Источник переменного тока 0-30В . или

Регулятор напряжения LM350

Вот пошаговый процесс.

• Снижение напряжения переменного тока
  Сеть переменного тока, подключенная к трансформатору, снижает высокое напряжение переменного тока до низкого напряжения переменного тока. См. Ниже, как установить напряжение по своему усмотрению.
  
• Выпрямитель переменного тока в постоянный
  Низкое напряжение переменного тока течет через диоды моста (D1 — D4). Они выпрямляют импульсное напряжение переменного тока в постоянное.
  
• Нерегулируемый постоянный ток
  C1 — это конденсатор фильтра для преобразования пульсирующего напряжения в постоянный постоянный ток (DC). Перед этим отправьте его на…
  
• Схема регулятора постоянного тока
  Напряжение поступает на IC1 и некоторые детали.Они поддерживают постоянное выходное напряжение. Даже если нагрузка потребляет слишком много тока, напряжение остается стабильным.

  Если вы хотите узнать больше о схемах LM723, посетите. Техническая спецификация!

  Но ток на выводе 11 IC1 очень слабый. Им нужен увеличивающийся ток.
  

• Увеличьте ток
  Два транзистора Q1 и Q2 подключены в режиме Дарлингтона, так что много выигрыша.
  
• Регулируемое напряжение
  Поверните VR1, чтобы изменить выходное напряжение между 0 В и 30 В.
  
• Специальный переключатель напряжения
  Регулировка VR1 при низком напряжении затруднена. Такие как 0-12 В, 0-10 В и другие.

  Но это особенность, вы можете выбрать диапазон напряжения в 2 ступени, низкий и высокий, с помощью ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ в цепи.

  Низкий: 0-12 В и высокий: 0-30 В. Если вы не можете себе представить, смотрите ниже!

Защита от перегрузки

Обнаружение перегрузки
Иногда транзистор и другие части выдерживают слишком большой ток.

Посмотрите на параллельные резисторы (от R1 до R5), которые уменьшены до 0,2 Ом, чтобы определить ток перегрузки.

Если ток превышает 3А. Напряжение на этих резисторах более 0,6 В.
Кроме того, напряжение на базе эмиттера TR3 составляет 0,6 В, поэтому он работает.

Между коллекторами-эмиттерами замкнут переключатель.
Он также соединяется с базой-эмиттером Q1. Это заставляет Q1 работать меньше, ток ниже.

Тогда перестает работать Q2 – силовой транзистор.Таким образом, на выходе низкий ток, эта схема безопасна.

Давайте построим

В первую очередь достанем элементы электроники.

Запчасти, которые вам понадобятся

Мы можем купить их в ближайших к вам магазинах электроники или в Интернете.

IC1: uA723-ВЫСОКОТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Q1: BD140, 80 В, 1,5 А, PNP-транзистор
Q2: TIP3055, 60 В, 15 А, высокоскоростной переключающий кремниевый транзистор
Q3: CS9012, 40 В, 0,5 А, PNP-90: биполярные транзисторы D 901-30: Биполярные транзисторы D 901 1N5401, 100 В, 3 А, выпрямительные диоды

Электролитические конденсаторы
C1: 4700 мкФ 50 В
C3: 100 мкФ 50 В

Керамические конденсаторы
C2:
пФ 50 В: 01 мкФ 50 В
0,5 Вт 5% Резисторы
R1-R5: 1 Ом
R6: 50 Ом
R7, R9, R12, R13: 100 кОм,
R8: 2,7 кОм,
R10: 10 кОм,
R11: 5 кОм,
VR1: 5K, потенциометр

Другое
T1: 12V-CT-12V, 4A трансформатор
Радиатор, печатная плата, провода и многое другое…

Вот схема печатной платы.

А это схема компонентов

Примечание:
Вот НАБОРЫ, которые я купил в местном магазине. Если хотите сэкономить время, его можно заказать через Amazon.

Где купить компоненты электроники

Сборка

Затем соберите компоненты на печатной плате.

Чтобы быть красивой, она начинается с самых нижних частей. Простая сборка Для начала следует диод, резистор и соответственно высота и так далее.

Как показано на рисунке ниже, пайка нижних электронных компонентов.

Осторожно!
Некоторые компоненты имеют полярность, например, электролитические конденсаторы, диоды, транзисторы и т. Д.

Они требуют правильного размещения. Если они неправильной полярности. Они будут разрушены от обратного напряжения.

Компоновка компонентов и проводка этого проекта переменного источника питания 0-30 В.

Собраны все детали полностью на печатной плате.

В этом проекте используется питание переменного тока, поэтому мы должны быть осторожны с высоким напряжением.

Наконец-то мы сделали этот проект настолько успешным.

Приложения

Соединение «12» и «0» будет осуществляться через селекторный переключатель.

Для 2-х селекторов;

• Используйте напряжение 0–12 В при «0»
• Используйте выходное напряжение 0–30 В при «12,12», минимальное напряжение — 0,3 В, максимальное — 33 В.
  Таким образом, транзистор не перегревается.

К выходу перед использованием необходимо последовательно подключить предохранитель на 3А.

Тестирование

Тестируем этот проект. Как видео пошагово.

1. Подайте питание переменного тока, затем включите выключатель питания.
2. Переключатель выбора на 0–12 В. Перед тем Поверните ручку VR1 до упора влево.
3. Измерьте напряжение в выходной точке, затем медленно поверните VR1 вправо, начальное выходное напряжение составляет от 0,3 В или от 300 мВ до 16 В постоянного тока.
4. Переведите переключатель в положение «12-24 В», затем снова измерьте напряжение от 330 мВ до 32 вольт.
5. Установите выход 12 В, затем подключите 12 В 50 Вт в качестве нагрузки.
6. Измерьте выходной ток при нагрузке 12 В максимум 3 А.
7. Измерение температуры работы транзистора.

Как решить, что схема не работает

Если вы сделали этот проект, но он не сработал.Ты не беспокоишься. Это не проблема. Это процесс вашего электронного обучения. Вы должны получать удовольствие от ее решения.

Вот несколько основных рекомендаций для вас.

Первый
Нет нагрузки, нет питания в этой цепи. И чек и чек снова медленно. Наверняка что-то не так.

Второй
Если проверить все правильно. Вы снова пытаетесь включить цепь. Затем измерьте напряжение на.

• TP A (Контрольная точка) — Напряжение должно быть около 33 В постоянного тока.Если это не так.
  Вам следует еще раз проверить нерегулируемое напряжение. К которым относятся трансформатор, мостовые диоды и С1.
• TP B —Также вольтметр должен показывать около 33 В постоянного тока. Но это нулевое или более низкое напряжение. Покажите, что параллельный резистор R1-R5 сломан.

Третий
Еще раз проверьте цепь. четные контакты IC1.

Эквивалентные транзисторы

CS9012
Если вы не можете найти транзистор CS9012, вы можете использовать эквивалентный транзистор — транзистор BC327 PNP. Но разные положения распиновки между эмиттером и коллектором .

Лист данных CS9012: http://www.mouser.com/ds/2/149/SS9012-117759.pdf
Ice = 500 мА макс, Vce = 40 макс

BC327 Лист данных: http://www.mouser.com/ ds / 2/149 / BC327-30422.pdf
Ice = 800mA, Vce = 40Vmax

Замените CS9012 транзисторами, эквивалентными BC327.

---

Если вам нужны схемы лучшего качества, посмотрите здесь!

0-50V 3A Источник переменного тока постоянного тока

---

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

DIY Двухканальный переменный лабораторный настольный источник питания 30 В, 10 А, 300 Вт, сборка и тестирование

Настольный источник питания — это очень важный элемент оборудования, которым может владеть каждый любитель электроники. Это помогает ограничить напряжение и ток. Это обязательно, когда мы тестируем схемы, заряжаем аккумуляторы и тестируем компоненты, а также гаджеты, но проблема в том, что эти блоки питания не такие дешевые, и новичок не хочет вкладывать такие большие деньги в устройство. часть оборудования.

В этой статье мы спроектируем настольный блок питания, который будет очень экономичным и полностью модульным, так что каждый может сделать его самостоятельно, обладая некоторыми базовыми знаниями в области электроники.

Прежде всего, посмотрите видео…

N.B. Не копируйте этот проект, если у вас нет опыта работы с электроникой. Это высокое напряжение смертельно опасно!

Список деталей для разработки настольного источника питания

Прежде всего, нам нужен модуль, который может контролировать все напряжения и ограничения тока. Я использовал повышающий-понижающий преобразователь LTC3780, который является действительно мощным понижающим и повышающим преобразователем, который может выдерживать до 130 Вт, а с надлежащей системой распределения тепла он может выходить за рамки этого (я тестировал выходную мощность до 245 Вт для пару минут, хотя я не рекомендую вам использовать такое огромное количество энергии, если вы не разработаете правильную систему распределения тепла).Я использовал два из этих модулей для создания двухканального лабораторного лабораторного источника питания.

Далее нам нужен источник питания, который может обеспечить напряжение от 5 до 30 В. Итак, я использовал свой старый блок питания для ПК, который, как вы знаете, имеет шины 3,3 В, 5 В, 12 В и -12 В. Я использовал только шины 12 В. Также на -12 В, о котором я говорил позже в этой статье.

Третья по важности часть необходимых нам модулей — это измерители напряжения и тока. Они могут измерять до 30 В 10 А. Они довольно точны, если вы используете их как конфигурацию, о которой я упоминал позже.

И, конечно же, вам понадобятся многооборотные потенциометры, которые вы можете купить или сделать своими руками, как я показал на видео ниже.

Также нам понадобятся некоторые дополнительные компоненты, такие как держатель предохранителя, розетка переменного тока, вентилятор, решетка вентилятора, винты и 4 зажимных стержня. (Необязательно) «Пара крепежных столбов» и одиночных «крепежных столбов» — если вы хотите вынуть рельсы -12 В.

Как использовать блок питания ПК в качестве настольного блока питания?

Конечно, мы можем использовать «Блок питания ПК» в качестве настольного блока питания для начинающих, но мы здесь не для этого, а здесь, чтобы модифицировать блок питания ПК для модулей LTC3780.

Источник питания, который я использую, согласно маркировке, может выдавать 24 А на шине 12 В, всего 288 Вт. Достаточно хорош, чтобы продолжить, но с его выходными проводами это определенно не рекомендуется. Эти тонкие провода в одиночку не поддерживают ни 288 Вт, ни 130 Вт нагрузки, а также кучу дополнительных проводов, выходящих из блока питания, которые в конечном итоге становятся бесполезными. Самое главное, нам нужно избавиться от этого корпуса, потому что мы не можем разместить в нем модули LTC3780.

Доработка блока питания…

Итак, я снял корпус и вынул все ненужные провода.Кроме того, я заменил четыре желтых провода 12 В и 4 провода заземления синим и черным проводом 0,5 кв. Мм соответственно, как показано на изображении ниже.

Теперь я должен упомянуть, что у меня закоротил зеленый провод на GND, чтобы блок питания (блок питания ПК) оставался включенным навсегда. Обычно при замыкании зеленого и черного проводов вместе блок питания включается и отсоединяет их, блок питания выключается. (Изображение)

Кроме того, я не снимал синий провод. Благодаря этому блок питания может обеспечить -12 вольт относительно земли.Я заменил этот провод красным проводом толщиной 1 мм, чтобы получить шину -12 В от источника питания.

Конфигурация выглядит так: + 12V GND и -12V. +12 В не является выходом модулей повышающего / повышающего преобразователя, а +12 является прямым выходом SMPS. Итак, я спаял желтый провод 1 мм (для +12 В) и два черных провода толщиной 0,5 мм (для GND) с SMPS.

Затем я вынул вентилятор из печатной платы и припаял два провода, чтобы позже подключить к нему вентилятор.

Вот и все.Выходные клеммы готовы, пора вводить. В моем случае белый провод — это «фаза», черный — «нейтральный», а этот зеленый провод — «земля». Я заменил их синим, черным и зеленым проводами, которые являются фазой, нейтралью и заземлением соответственно.

Как измерить выходную мощность настольного источника питания?

Я упомянул измерители напряжения и тока в разделе «Список деталей» этой статьи. Пришло время их использовать. Я привел схему подключения ниже.

Помните, никогда не пытайтесь соединить положительный и отрицательный провода питания измерителя с выходом блока питания. Из-за этого ваши измеренные значения могут быть искажены или неточны. Для точного измерения необходимо использовать отдельный источник питания.

Поскольку вы можете сравнить «текущие» показания на измерителе и на мультиметре, оно искажено из-за использования выхода блока питания, но с другим источником питания, текущее значение довольно точное.

Как использовать модули LTC3780?

Прежде всего, подключите выход 12 В блока питания ПК к входу модуля LTC3780 и используйте не менее 5 В на контакте (показано на рисунке ниже), чтобы активировать выход платы.Позже это очень удобно для включения / выключения вывода модуля.

Теперь мы можем повозиться с этими тремя потенциометрами. крайний левый регулирует выходное напряжение — максимальное может достигать 29В и минимальное 0,7В.

Триммер в середине может ограничивать ток. Минимальное значение составляет 0,11 А или 110 мА, а максимальное — 7,61 А при 1 В.

Третий триммер не следует трогать, потому что он предназначен для защиты от пониженного напряжения, о которой мы не заботимся в данном случае.

Модификация с модулями LTC3780

Здесь особо нечего модифицировать, я только что заменил триммеры модуля 500K и 200K на многооборотные потенциометры, которые я изготовил сам с помощью тех триммеров, которые я снял ранее.

N.B. Для второго канала питания я использовал второй LTC3780 в такой же конфигурации. На этот раз единственная разница: Я использовал только другой набор сине-черных проводов блока питания на входе модуля.

Установка настольного источника питания

Чтобы упаковать все компоненты вместе, я использовал металлическую коробку, как показано на рисунке ниже.

Подготовка металлической коробки

Во-первых, я накрыл переднюю панель малярной лентой и сделал несколько основных измерений там, где я хочу разместить мои внешние части; Я отметил эти места и, используя роторный инструмент и сверлильный станок, сделал места для дисплеев, крепежных столбов и переключателей.

На задней панели также есть некоторые компоненты, такие как вентилятор, розетка переменного тока и держатель предохранителя, так что опять же, моя дрель и вращающийся инструмент очень пригодятся. На этот раз единственная разница в том, что я использовал шлифовальную насадку со своим роторным инструментом. Кроме того, я использовал долото, чтобы обнажить вентилятор с задней панели (подробности можно найти в видео).

Время сборки…

Затем я собрал все компоненты на передней и задней панели, за исключением потенциометров, потому что они уже спаяны с модулями LTC3780, поэтому нам придется установить их на передней панели позже.

N.B. Я немного изменил тему коробки по своему вкусу, поэтому не беспокойтесь, если вам не понравится эта наклейка.

Теперь все, что нам нужно сделать, это установить все печатные платы внутри корпуса. Я разместил их в подходящем месте, наметил отверстия для винтов, просверлил эти отверстия и, используя двусторонний скотч в качестве изолятора, затянул все печатные платы с корпусом несколькими гайками и болтами.

Хорошо, теперь приступим к подключению.Я начал с задней панели. Я спаял предохранительную розетку переменного тока, переключатель на передней панели и печатную плату блока питания, как показано на рисунке ниже.

Передний выключатель ВКЛ / ВЫКЛ имеет световой индикатор, работающий от сети переменного тока 220 В, поэтому выключателю для этого нужна нейтральная линия. Который я установил от нейтральной линии розетки переменного тока.

На передней панели я начал с крепежных столбов. Сначала я установил +12 В и -12 В с парой клеммной колодки (красный — +12 В, а черный — -12 В), а единственная клемма привязки была установлена ​​на заземление.

Я подключил к ним все выходы модулей LTC2780. У меня есть два набора красного и желтого проводов. Красный должен быть соединен с красным стержнем для привязки, потому что он положительный, а желтый будет соединен с черным стержнем для привязки через путь измерения тока измерителя (толстый черный провод соединяется с желтым проводом, а толстый красный провод соединяется с черным стержнем для привязки). Все описано на изображении ниже. Желтый провод измерения напряжения измерителя должен быть подключен к красной клеммной колодке.

Хорошо, когда все настроено, я также установил потенциометры с металлическим корпусом с помощью гаек.

Конечно, проверка короткого замыкания корпуса очень важна, поэтому я взял мультиметр и убедился, что нет контакта между корпусом и крепежными штырями.

После этого я подготовил переключатели DPST. Одна секция управляет сигналом включения модуля LTC 3780, а другая секция включает счетчики на передней панели. Не забудьте использовать для счетчиков отдельный источник питания (я использовал адаптер питания на 6 В).Я сначала разобрал его, уменьшил его подверженность мощности и припаял к нему провод питания переменного тока, фаза которого соединена с выходом переключателя, а нейтраль соединена с розеткой переменного тока.

Наконец, я подключил провод вентилятора к блоку питания ПК.

N.B. Не забывайте использовать изоляторы на всех соединениях проводов, иначе система может сильно закоротить, и вся система может сгореть за доли секунды!

Соберем все части коробки вместе.Это довольно простая работа, но вы должны быть осторожны с проводами. Они не должны быть пробиты коробкой.

Кроме того, вы должны использовать ручки на потенциометрах, чтобы держать их под рукой, хотя здесь я должен вырезать оси потенциометров, чтобы идеально настроить ручки.

После установки верхней крышки на место я затянул все винты, и все готово.

Тестирование лабораторного источника питания

Что ж, мне нужен предохранитель на 2А при первом включении настольного источника питания.После подключения источника питания переменного тока к розетке я нажал выключатель питания и, к счастью, взрыва не произошло.

Затем я включил два других переключателя, чтобы активировать выходы переменного напряжения и тока. Только нажав на главный выключатель питания, просто включается выход секции + 12V и -12V.

Как использовать настольный блок питания?

На самом деле, это довольно просто. Во-первых, вам нужно установить желаемое напряжение с помощью ручки регулировки напряжения, затем замкнуть две выходные клеммы и установить выходной ток с помощью ручки регулировки тока.Вот и все.

Регулировка напряжения стационарного источника питания

В плане конструкции все так же. Позвольте мне рассказать вам, где расположены ручки. Крайний левый контролирует напряжение, а второй контролирует ток канала 1. 3-й потенциометр контролирует напряжение, а 4-й потенциометр контролирует ток канала питания 2.

Регулировка тока настольного источника питания

Тестирование настольного источника питания

Для соединения вывода с обвязочными штырями следует использовать банановые заглушки.Я припаял провода внутри, а также припаял зажимы типа «крокодил» на другом конце провода. Наконец-то мы подошли к концу этого проекта. Итак, чтобы проверить его результат, давайте приложим к нему некоторые нагрузки. Я воспользовался этой штуковиной с длинной нихромовой проволокой.

Я соединил две клеммы источника питания с этим приспособлением, и вы можете видеть, что счетчик считывает напряжение, а также потребление тока этой резистивной нагрузки.

В заключении…

Итак, я могу сказать, что этот двухканальный блок питания DIY работает отлично.Это очень дешевый способ создать источник питания для вашей лаборатории. Но будьте осторожны с переменным напряжением, с которым вы работаете. Одна простая ошибка может лишить вас жизни. Надеюсь, вы, ребята, нашли это видео и статью о блоке питания DIY Bench полезными и интересными, тогда не забудьте подписаться на наш канал YouTube и сообщить нам, если у вас возникнут какие-либо проблемы при воссоздании этого проекта. Спасибо, что посетили и оценили нашу работу.

Размышления о WAHZ: лабораторный источник питания

В марте 2015 года я начал разработку прецизионного источника питания для лаборатории с низким уровнем шума.Конечно, я мог бы купить такую, но где в этом веселье! Я много узнал о регулировании напряжения и силовых цепях, а также об АЦП, ЦАП и проектировании с учетом точности.
На этой странице представлен план проекта и ссылки на различные сообщения в блоге, которые я написал, когда разрабатывал источник питания.

Характеристики

Что мне действительно нужно, так это один из этих Rigol DP832A. Конечно, я мог бы купить один, но, учитывая, что я использую этот расходный материал, чтобы узнать об электронике, это казалось прекрасной возможностью для его создания! Не говоря уже о том, что DP832A здесь, в Австралии, стоит около 1000 долларов — это дает мне неплохой бюджет на сборку!

Итак, в общем, я бы хотел иметь два или три выходных канала и возможность запускать два в режиме двойного отслеживания.Я бы хотел, чтобы он был не хуже прежнего блока питания Jaycar, но был более точным, более программируемым и имел лучший пользовательский интерфейс.

В итоге я получил следующие спецификации:

• Три изолированных выходных канала. 0-30В. 4,8 А ниже 15 В и 3 А при 15-30 В.
• Ограничение тока.
• Выходное напряжение с цифровой настройкой.
• Отображаемый ток, измеренное выходное напряжение и выходная мощность.
• Возможность индивидуального включения и выключения каждого канала.
• Высокая точность — разрешение 1 мВ / 1 мА /
• Быстрая реакция на переходные процессы нагрузки (восстановление менее чем за 20 мксек) и минимальные выбросы (около 100 мВ при максимальном выходном токе)
• Очень низкий уровень шума — менее 1 мВ RMS
• Защита от обратной полярности (например, при подключении аккумулятора) предохранителями (как от сети, так и от постоянного тока).
• Корпус с безопасным заземлением,
• Клемма заземления на передней панели

Я хотел, чтобы источник питания был очень тихим, поэтому не требовалось переключение преобразователей и линейного регулятора напряжения.

В качестве расширений я планировал:

• Чтобы иметь возможность отображать выходной ток / мощность, как это делают настольные измерители Keysight. Даже показать совокупное количество энергии, потребляемой управляемой схемой. Это означает, что требуется приличный графический дисплей
• Чтобы иметь интерфейс Ethernet.Может быть, веб-интерфейс или совместимость с LXI, или и то, и другое.
• Некоторая программируемость (LXI). Не нужно торопиться.
• Уметь сохранять / загружать настройки конфигурации вывода.

Большая часть этого не завершена, но архитектура реализации означает, что я могу поддерживать все это в будущем.

Во вступительном блоге к проекту больше говорится о том, о чем я думал изначально.

Архитектура

• Вместо одной большой доски имеет смысл выделить каждый канал питания отдельно.Платы большего размера стоят дороже и требуют больше времени на отладку.
• Большие (с высоким ВА) трансформаторы дороги, и для работы с несколькими каналами трансформатор должен иметь много ответвлений. Скорее всего, это будет означать изготовление нестандартного трансформатора, поэтому вместо этого я планирую использовать три готовых тороидальных трансформатора.
• Интерфейс управления на основе Raspberry PI.
• Каждый канал связывается с интерфейсом управления через изолированный USB (каждый канал имеет встроенный микроконтроллер и изолированный интерфейс USB).
• Вместо того, чтобы возиться с дизайном нестандартной передней панели, я решил просто использовать хороший большой сенсорный экран с высоким разрешением.

Кроме того, поскольку эта штука является одноразовой, я решил, что использование дорогих компонентов совершенно не проблема. Сколько стоит 10 долларов за микросхему в поставке, эквивалентную коммерческой единице за 1 тысячу долларов.

Управление теплом

Поскольку это линейная подача, большое значение имеет управление отходящим теплом. Управление теплом:

• Использование низкочастотной (малошумящей) цепи предварительного регулятора, которая отключает зарядку конденсаторов большой емкости.Подробнее о предварительном регуляторе ниже.
• Большие радиаторы
• Вентилятор с регулируемой температурой
• Использование полевых МОП-транзисторов в качестве проходного элемента и переключающего элемента предварительного регулятора для уменьшения падения напряжения регулятора.

Кроме того, схема переключает отводы трансформатора для различных диапазонов напряжения. Это не дает многого по сравнению с предварительным регулятором, но позволяет более высокий выходной ток при более низких напряжениях (4,8 А против 3 А выше 15 В).

Предварительный регулятор

Первоначально я экспериментировал с использованием схемы для включения питания на более поздних этапах цикла, используя SCR на основе схемы Джима Вильямса, подробно описанной в Linear Technology AN32.Смотрите здесь для первой попытки.

Проблема с этой схемой в том, что она генерирует значительный шум при переключении в точке, где ток максимален.

Я нашел альтернативную схему на форуме EEVBlog, которая была воспроизведена участником по имени BlackDog (из дизайна, пришедшего откуда-то). В этой конструкции полевые МОП-транзисторы с P-каналом используются для отключения тока, когда напряжение на конденсаторе достигает заданного значения. В этот момент ток конденсатора значительно снижается, поскольку конденсаторы заряжены.

В моей версии этой схемы я изменил контроль напряжения на установленный уровень выше желаемого выхода и добавил схему, чтобы напряжение не перебрасывалось слишком сильно, если источник питания переходит в режим ограничения тока.

Окончательный дизайн задокументирован здесь, а тестирование — здесь.

Регулятор напряжения

Стабилизация напряжения построена на МОП-транзисторе IRFP044N. Они оказались довольно прочными, имели хорошую теплопередачу и достаточно низкий заряд затвора для быстрой езды в моих целях.

Проблема в том, что мне нужно, чтобы напряжение на затворе было намного выше выходного, чтобы это работало. Первоначально я использовал схему удвоителя напряжения, но это испортило формы волны напряжения при достаточно малой мощности, чтобы мой предварительный регулятор не работал.

В конце концов, я решил вручную намотать на трансформаторы дополнительную обмотку и запустить ее последовательно с выходной обмоткой. Это дало мне необходимое дополнительное напряжение без особых хлопот.

Я использовал операционные усилители LT1639 для управления им, так как они могут выдерживать напряжение питания до 44 В.В дополнение к контуру управления напряжением в схеме есть измерение дифференциального напряжения с выходных клемм, чтобы минимизировать разницу напряжений из-за внутреннего сопротивления дорожек и т. Д.

Current Sense

В источнике питания используется измерение тока на стороне низкого напряжения через небольшой резистор и операционный усилитель LTC2050HV. Деталь LTC имеет впечатляюще низкое напряжение смещения и точность, но работает относительно медленно. Однако это нормально для ограничения тока.

Изначально я использовал силовые резисторы Welwyn, но у меня было много проблем с блужданием показаний при нагревании резистора.В конце концов я понял, что это термоэлектрический эффект. Я переключился на прецизионные резисторы Vishay с 4 клеммами, которые позволили мне достичь желаемой точности в 1 мА.

Цифровое управление и справочная информация

Каждый канал имеет ЦАП AD5689, который устанавливает выходное напряжение и ограничение тока. Я нашел несколько дешевых ссылок на AD780 на ebay, которых более чем достаточно для установки ссылки на ЦАП.

С другой стороны, выходное напряжение и ток считываются АЦП AD7705.

Каждый канал имеет свой собственный ATMEGA328P для управления ЦАП, переключения реле ответвлений трансформатора и считывания обратного отсчета, если напряжение питания находится в предельном токе. Микроконтроллер также выполняет линеаризацию АЦП / ЦАП с использованием калибровочных таблиц, хранящихся в EEPROM,

.

Микроконтроллер связывается с главным системным контроллером через преобразователь MCP2200 USB в последовательный порт. Последовательные сигналы изолированы от остальной части канала с помощью ADUM1201, а MCP2200 получает питание от последовательной шины.

Питание Raspberry Pi

Raspberry Pi нельзя выключить, но необходимо разрешить корректное завершение работы. В результате у Raspberry Pi есть собственный импульсный блок питания, который питает его и сенсорный экран.

Raspberry Pi контролирует сетевое питание трансформаторов с помощью некоторых твердотельных реле. Кроме того, эта схема временно подключает резистор, чтобы уменьшить бросок тока, создаваемый трансформаторами, а затем второй SSR замыкает ограничивающий резистор накоротко.

Есть двухцветный светодиод, который показывает состояние питания всей системы, и мгновенный переключатель, который пользователь использует для включения или выключения всей системы. Схема управления мощностью, основанная на МОП-транзисторе с каналом p, включает Raspberry PI при нажатии кнопки. Когда кнопка нажимается снова, это просто уведомляет Raspberry Pi о том, что было запрошено выключение, и Pi инициирует выключение, прежде чем, наконец, сигнализирует о своем отключении.

Raspberry Pi также измеряет температуру каждого канала с помощью набора датчиков температуры DS18B20, соединенных вместе на однопроводной шине.Импульсный преобразователь от 5 до 12 В обеспечивает питание небольшого вентилятора, а Raspberry PI использует ШИМ для управления скоростью вентилятора в зависимости от температуры системы.

Графический интерфейс Raspberry Pi

Пользовательский интерфейс построен с использованием набора инструментов Kivy Pi Python. Код Python опрашивает состояние каждого канала и обновляет графический интерфейс. Kivy Pi отображает все кнопки, текст и другие виджеты графического интерфейса пользователя и обрабатывает события касания.

На данный момент графический интерфейс довольно минимален и позволяет

• Каждый канал должен быть включен / отключен,
• Отображает установленный предел напряжения и тока
• Отображает измеренное выходное напряжение / ток и мощность
• Показывает измеренную температуру
• Предоставляет инструмент для калибровки каждого канала с помощью мультиметра LXI и для установки таблицы калибровки в EEPROM для каждого канала.

Здесь можно сделать гораздо больше.

Хорошее, плохое и уродливое

Итак, что мне понравилось в поставке:

• Довольно надежный и мощный
• Очень точный
• Низкий уровень шума
• Относительно быстро реагирует на переходные процессы нагрузки.
• Графический интерфейс простой, но довольно приятный, и я думаю, что его можно было бы очень хорошо сделать, немного поработав.

Что мне не нравится

• Графический интерфейс очень медленный.Дело не в самом графическом интерфейсе пользователя, а в том, что система опрашивает три канала по относительно медленным последовательным каналам. Это делает время между внесением изменения и его появлением относительно долгим.
• Имеется небольшой выброс, когда напряжение установлено или когда оно выходит за пределы ограничения по току. Я сильно уменьшил это, но я не хотел жертвовать скоростью. Достаточно мал, чтобы не быть концертом (мВ)
• Банановые розетки имеют достаточное сопротивление, поэтому измерение напряжения на задней стороне клемм создает ошибку в несколько мВ на передней стороне клемм.Я попытался использовать 4-проводные выходы, но возникли проблемы со стабильностью. Я могу еще раз посетить это.

Что можно было сделать лучше:

• Если бы я разрабатывал его с нуля, я бы сделал дополнительную обмотку трансформатора двумя последовательными обмотками и настроил их так, чтобы они плавали выше / ниже выходного напряжения. Тогда вся система управления плавала бы над положительной выходной шиной, и я мог бы использовать детали с более низким напряжением (более дешевые).

Исходный код и схема

Весь исходный код и схемы находятся на Github и могут использоваться для любых целей.Если вы решите что-то сделать с моим дизайном, подумайте о покупке мне пива!

Код был написан в Atmel Studio. Печатные платы были разработаны в KiCAD.

Список основных компонентов

Список статей блога

Регулятор напряжения
Проверка регулятора напряжения
Предварительный регулятор
Предварительный регулятор
Progress!
Измерение / ограничение тока
Измерение / ограничение тока (Тестирование)
Измерение / ограничение тока (Тестирование)
Atmel Studio 6.2 и atmega328p Serial Comms
Печать / считывание поплавков на AVR в Atmel Studio
Линеаризация АЦП
Resistor Precision
AD7705 — Not веселиться…
AD7705 Followup
Переконструирование предварительного регулятора
Переработанное тестирование предварительного регулятора
Переход на Ki-CAD и PCB
PCB
АЦП и выходное напряжение
Лабораторный источник питания — Raspbery Pi Control
Термоэлектрический эффект
Предварительный регулятор повторно посетил
Board Redesign
New Boards, Input Power Control and the Case
Raspberry Pi Power Control
Lab Power supply Pi Control and Auto-Cal

Схема расположения плат канала

Переключение ответвлений трансформатора, питание смещения затвора и вспомогательные источники питания

Предварительный регулятор

Регулировка напряжения и тока.Защита выхода

Цифровое управление

Raspberry PI Power, датчик температуры и управление вентилятором

Схема питания Pi

Контроль входной мощности

Плата управления питанием Raspberry Pi

Пользовательский интерфейс Kivy Pi

Реакция на переходную нагрузку

Интегрирован в мою лабораторию

Схемы источника питания с лабораторией

Схемы источников питания с лабораторией
Этот сертификационный курс разработан для изучения применения полупроводников в практических схемах с упором на источники питания и конфигурации усилителей.

Лабораторная часть этого курса посвящена нерегулируемым источникам питания, регулируемым источникам питания и транзисторным усилителям.

Задачи курса
По завершении этого курса студенты смогут делать следующее.

1. Постройте и проанализируйте полнополупериодные и двухполупериодные источники питания
2. Объясните силовые трансформаторы
3. Обсудите выпрямительные и фильтрующие схемы
4. Объясните схемы удвоителей и тройников напряжения
5.Проведите эксперименты с трансформаторами
6. Найдите и устраните неисправности источников питания и измерьте напряжение и ток
7. Постройте и проанализируйте полуволновые и двухполупериодные источники питания
8. Определите различные типы усилителей, импеданс и искажения, связанные с ними
9. Постройте и проанализировать схемы транзисторов на основе характеристик
10. Обсудить принципы регулирования и регулируемые источники питания
11. Построить и проанализировать регуляторы, такие как шунтирующее напряжение, последовательный проход и ошибка операционного усилителя
12.Анализируйте усилители на полевых транзисторах с помощью омметра для измерения сопротивления

Лабораторное оборудование — лаборатория индивидуального обучения

Power Supply Circuits with Lab содержит 7 уроков с практическими обучающими экспериментами с использованием лаборатории персонального обучения CIE. Вы можете сдавать экзамены онлайн на нашем удобном сайте электронных оценок в любое время.

Персональная учебная лаборатория включает в себя цифровую секцию, аналоговую секцию, потенциометры, макетную плату с 830 связующими точками и регулируемые источники питания постоянного тока.

Лабораторное оборудование, комплект деталей и поддержка инструктора включены в стоимость обучения. Наши инструкторы работают напрямую с вами один на один, чтобы ответить на ваши вопросы и предоставить вам техническую помощь, когда это необходимо.

Программа курса

Усилители

— Линейное усиление
— Импеданс
— Искажения
— Частотная характеристика усилителя
— Практическое рассмотрение усилителя

Стабилизация напряжения без обратной связи

— Трансформатор регулирования напряжения сети
— Принципы регулирования обратной связи
— Современные регуляторы с переключателем
— Регулировка тока
— Ограничение тока и защита от перенапряжения

Характеристики регулируемого источника питания

— Шунтирующие регуляторы напряжения
— Последовательные регуляторы напряжения
— Повышение выходного напряжения Последовательные регуляторы напряжения
— Регуляторы напряжения обратной связи
— Усилители ошибки операционных усилителей
— Ограничение тока в регуляторах
— Импульсные источники питания

Характеристики нерегулируемого источника питания

— Полупериодные источники питания
— Двухполупериодные источники питания
— Источники питания мостового типа
— Удвоители напряжения источников питания
— Поиск и устранение неисправностей в нерегулируемых источниках питания

Характеристики усилителя с общим эмиттером

— Построение кривой характеристик общего эмиттера
— Коэффициент усиления транзистора переменного и постоянного тока
— Линии нагрузки
— Стабильность точки Q
— Стабилизация смещения
— CE Коэффициент усиления напряжения с и без обойденного сопротивления эмиттера
— Коэффициент усиления напряжения в зависимости от сопротивления эмиттера
— Коэффициент стабильности
— Влияние частотной характеристики конденсаторов связи

Транзисторы Часть I

— Нестабилизированные схемы
— Токовая обратная связь Пониженное сопротивление смещения базы
— Сопротивление коллекторной обратной связи
— Затопление перехода база-эмиттер
— Комбинированная обратная связь по напряжению и току
— Три основные конфигурации
— Усилитель с общей базой
— Общий -Эмиттерный усилитель
— усилитель с общим коллектором

Нерегулируемые источники питания

— Силовые трансформаторы
— Схемы выпрямителя
— Определение компонентов источника питания
— Умножитель напряжения
— Инверторы и преобразователи
— Устранение неисправностей практических источников питания

Оценка учащихся и метод выставления оценок
Каждый урок завершается экзаменом, состоящим из теста с несколькими вариантами ответов.Уроки, экзамены открыты.

Каждый экзамен на уроке стоит 100%, и для завершения урока студент должен набрать 70% или выше. Итоговой оценкой по этому курсу будет среднее значение всех баллов выше 70%.

A 93% — 100%
B 83% — 92%
C 75% — 82%
D 70% — 74%

Что я получу?

• Свидетельство об окончании
• Поддержка инструкторов и онлайн-экзамены
• Учебники с 7 заданиями
• Лаборатория персонального обучения
• Комплект деталей для экспериментов

Поддержка инструктора и сертификат
Учитесь, не выходя из собственного дома, и учитесь, когда вам удобно — нет ограничений по времени.Включает поддержку инструктора и возможность сдачи экзаменов онлайн на нашем веб-сайте электронных курсов.

Если вам когда-либо понадобится помощь с вашим курсом, вы можете позвонить или написать по электронной почте нашим высококвалифицированным инструкторам для немедленного внимания, или вы можете присоединиться к чату и задать вопрос.

Как мне заказать курс цифровой электроники в лаборатории?

1. Вы можете заказать онлайн с помощью кредитной карты или учетной записи PayPal (просто нажмите кнопку
«Добавить в корзину»).
2. Или вы можете позвонить нам по телефону (800) 243-6446 и попросить курс 01-EET116.
3. Вы можете отправить чек или денежный перевод на сумму 297,95 долларов США (включая 22,95 доллара США на доставку / обработку)
Книжный магазин CIE
1776 E. 17th Street
Кливленд, Огайо 44114

Этот курс доступен для жителей США, Австралии и других стран. находится в Северной Америке. Стоимость доставки за границу будет выше.

Закажите онлайн или позвоните по телефону (800) 243-6446.

Электропитание | Encyclopedia.com

Требования к источникам питания

Батареи в качестве источников питания

Вставные блоки питания

Регулировка напряжения источника питания

Цепи регулирования напряжения

Источники питания и взаимодействие нагрузки

Уменьшение пульсаций

Минимизация влияние изменений сетевого напряжения

Лабораторные источники питания

Простые трансформаторные источники питания

Импульсные источники питания

Важность источников питания

Ресурсы

Электропитание — это устройство, которое обеспечивает энергию, необходимую для электрического или электронного оборудования. оборудование.Часто электричество напрямую доступно только из источника с несоответствующими электрическими характеристиками, например, переменного тока (AC) вместо постоянного (DC), и для изменения мощности необходим источник питания в соответствии с требованиями оборудования. Поскольку цифровые устройства, которых так много, работают на довольно низком напряжении постоянного тока, в то время как мощность обычно доступна в виде довольно высокого напряжения переменного тока, источники питания обычно преобразуют переменный ток в постоянный, повышая и понижая напряжение по мере необходимости. Они также необходимы для кондиционирования питания и тока от батарей к чувствительным устройствам.Например, фонарик не содержит источника питания, а цифровой фотоаппарат есть. Источники питания часто обеспечивают защиту от сбоев источника питания, которые могут повредить оборудование. Они также могут обеспечивать изоляцию от потенциально опасного электрического шума, который обычно встречается в коммерческих линиях электропередач.

Источником питания может быть простая батарея или более сложная, чем поддерживаемое ею оборудование. Соответствующий источник питания является неотъемлемой частью каждого рабочего набора электрических или электронных схем.

Батареи можно было бы использовать для питания почти всего электронного оборудования, если бы не высокая стоимость вырабатываемой ими энергии по сравнению с коммерческими линиями электропередач. Источники питания когда-то назывались вытяжными батареями, подходящее название, потому что они позволяли использовать менее дорогую энергию от коммерческой линии электропередач там, где она доступна. Батареи по-прежнему являются подходящим и экономичным выбором для портативного оборудования со скромными потребностями в энергии.

В аккумуляторах, которые питают электронное оборудование, используются два основных типа химических элементов.Первичные элементы обычно не перезаряжаются. Их следует выбросить после того, как их запас энергии будет исчерпан. С другой стороны, вторичные элементы являются перезаряжаемыми. Свинцово-кислотный вторичный элемент, используемый в автомобильном аккумуляторе, можно перезаряжать много раз, прежде чем он выйдет из строя. Никель-кадмиевые батареи основаны на вторичных элементах.

Электроснабжение домов и предприятий по коммерческим линиям электропередачи осуществляется от переменного тока. Однако электронное оборудование почти всегда требует питания постоянного тока (DC).Источники питания обычно меняют переменный ток на постоянный с помощью процесса, называемого выпрямлением. Полупроводниковые диоды, пропускающие ток только в одном направлении, используются для блокировки тока в линии электропередач при изменении полярности. Конденсаторы накапливают энергию для использования, когда диоды не проводят, обеспечивая при необходимости постоянный ток относительно постоянного напряжения.

Из-за плохого регулирования напряжения в линии электропередачи свет в доме гаснет при каждом включении холодильника. Точно так же, если изменение тока от источника питания вызывает изменение напряжения, источник питания плохо регулирует напряжение.Большая часть электронного оборудования будет работать лучше всего, если оно питается от источника почти постоянного напряжения. Неопределенное напряжение питания может привести к ухудшению работы схемы.

Анализ характеристик типичного источника питания упрощается за счет моделирования его как источника постоянного напряжения, включенного последовательно с внутренним сопротивлением. Внутреннее сопротивление используется для объяснения изменений напряжения на клеммах при изменении тока в цепи. Чем ниже внутреннее сопротивление данного источника питания, тем больший ток он может выдавать при поддержании почти постоянного напряжения на клеммах.Идеальный источник питания для цепей, требующих постоянного напряжения с изменяющимся током нагрузки, должен иметь внутреннее сопротивление, близкое к нулю. Блок питания с очень низким внутренним сопротивлением иногда называют «жестким» блоком питания.

Неадекватный источник питания почти всегда снижает производительность электронного оборудования. Например, усилители звука могут издавать искаженный звук, если напряжение питания падает с каждым громким звуковым импульсом. Было время, когда изображение на телевизорах уменьшалось, если напряжение в сети переменного тока упало ниже минимального значения.Эти проблемы менее значительны теперь, когда регулирование напряжения включено в большинство источников питания.

Есть два подхода, которые можно использовать для улучшения регулирования напряжения источника питания. Поможет простой блок питания, который намного больше, чем требуется для среднего спроса на оборудование. Блок питания большего размера должен иметь более низкое эффективное внутреннее сопротивление, хотя это не является абсолютным правилом. При более низком внутреннем сопротивлении изменения подаваемого тока менее значительны, а регулирование напряжения улучшается по сравнению с источником питания, работающим с максимальной мощностью.

Для некоторых источников питания требуется более высокое внутреннее сопротивление. Для мощных радиолокационных передатчиков требуется источник питания с высоким внутренним сопротивлением, чтобы выходной сигнал мог закорачиваться каждый раз, когда радар передает импульс сигнала, не повреждая схемы. Телевизионные приемники искусственно увеличивают сопротивление источника питания очень высокого напряжения для кинескопа, намеренно добавляя сопротивление. Это ограничивает ток, который будет подаваться, если техник случайно коснется высокого напряжения, которое в противном случае могло бы вызвать смертельный удар электрическим током.

Блоки питания со стабилизированным напряжением имеют схему, контролирующую их выходное напряжение. Если это напряжение изменяется из-за изменений внешнего тока или из-за сдвигов напряжения в линии питания, схема регулятора выполняет почти мгновенную компенсационную настройку.

При разработке источников питания с регулируемым напряжением используются два общих подхода. В менее распространенной схеме шунтирующий стабилизатор подключается параллельно к выходным клеммам источника питания и поддерживает постоянное напряжение за счет потери тока внешней цепи, называемой нагрузкой, не требующейся.Ток, подаваемый нерегулируемой частью источника питания, всегда постоянен. Шунтирующий регулятор почти не отводит ток, когда внешняя нагрузка требует сильного тока. Если внешняя нагрузка уменьшается, ток шунтирующего регулятора увеличивается. Недостаток шунтирующего регулирования заключается в том, что оно рассеивает всю мощность, на которую рассчитан источник, независимо от того, требуется ли энергия для внешней цепи.

Более распространенная конструкция последовательного регулятора напряжения зависит от переменного сопротивления, создаваемого транзистором, включенным последовательно с током внешней цепи.Падение напряжения на транзисторе регулируется автоматически для поддержания постоянного выходного напряжения. Выходное напряжение источника питания непрерывно измеряется по сравнению с точным эталоном, а характеристики транзистора регулируются автоматически для поддержания постоянного выходного сигнала.

Источник питания с адекватным регулированием напряжения часто улучшает характеристики электронного устройства, которое он питает, настолько, что регулирование напряжения является очень распространенной особенностью всех, кроме простейших конструкций.Обычно используются корпусные интегральные схемы, простые трехконтактные устройства, которые содержат последовательный транзистор и большую часть вспомогательных схем регулятора. Эти «готовые» микросхемы позволили очень легко включить в источник питания возможность регулирования напряжения.

Когда один источник питания обслуживает несколько независимых внешних цепей, изменения в потребляемом токе, налагаемые одной цепью, могут вызвать изменения напряжения, которые влияют на работу других цепей. Эти взаимодействия представляют собой нежелательную передачу сигналов через общий источник питания, вызывающую нестабильность.Регуляторы напряжения могут предотвратить эту проблему, уменьшив внутреннее сопротивление общего источника питания.

Когда переменный ток преобразуется в постоянный, небольшие колебания напряжения на частоте питания трудно полностью сгладить или отфильтровать. В случае источников питания, работающих от сети с частотой 60 Гц, результатом является низкочастотное изменение на выходе источника питания, называемое пульсационным напряжением. Пульсации напряжения на выходе источника питания будут добавляться к сигналам, обрабатываемым электронными схемами, особенно в схемах с низким напряжением сигнала.Пульсации можно свести к минимуму, используя более сложную схему фильтра, но их можно уменьшить более эффективно с помощью активного регулирования напряжения. Регулятор напряжения может реагировать достаточно быстро, чтобы отменить нежелательные изменения напряжения.

Напряжение в линии питания обычно беспорядочно колеблется по разным причинам. Специальный трансформатор, регулирующий напряжение, может улучшить стабильность напряжения первичного источника питания. Действие этого трансформатора основано на обмотке катушки, которая включает в себя конденсатор, который настраивает индуктивность трансформатора в резонанс на частоте линии электропередачи.Когда линейное напряжение слишком высокое, циркулирующий ток в резонансной обмотке трансформатора имеет тенденцию насыщать магнитный сердечник трансформатора, снижая его эффективность и вызывая падение напряжения. Когда напряжение в сети слишком низкое, как в жаркий летний день, когда кондиционеры перегружают возможности генераторов и линий электропередач, циркулирующий ток снижается, повышая эффективность трансформатора. Стабилизация напряжения, достигаемая этими трансформаторами, может быть полезной, даже если она не идеальна.Один из первых брендов телевизоров включал резонансные трансформаторы для предотвращения изменений размера изображения, сопровождающих нормальные сдвиги напряжения в сети.

Резонансные силовые трансформаторы тратят впустую энергию, что является серьезным недостатком, и они не работают должным образом, если они не сильно нагружены. Регулирующий трансформатор рассеивает почти полную номинальную мощность даже без нагрузки. Они также имеют тенденцию искажать форму волны переменного тока, добавляя гармоники к своему выходу, что может представлять проблему при питании чувствительного оборудования.

Источники питания с регулируемым напряжением — необходимое оборудование в научно-технических лабораториях.Они обеспечивают регулируемый, регулируемый источник электроэнергии для разрабатываемых испытательных схем.

Лабораторные источники питания обычно имеют два программируемых режима: выход постоянного напряжения в выбранном диапазоне тока нагрузки и выход постоянного тока в широком диапазоне напряжений. Точка перехода, при которой действие переключается с постоянного напряжения на действие с постоянным током, выбирается пользователем. Например, может быть желательно ограничить ток в тестовой цепи, чтобы избежать повреждения в случае возникновения скрытой неисправности цепи.Если схема требует тока меньше, чем выбранное значение, схема регулирования будет удерживать выходное напряжение на выбранном значении. Если, однако, схема требует больше, чем выбранный максимальный ток, схема регулятора снизит напряжение на клеммах до любого значения, которое будет поддерживать выбранный максимальный ток через нагрузку. Цепи с питанием никогда не будут позволять пропускать ток, превышающий выбранный предел постоянного тока.

Переменный ток требуется для большинства линий электропередачи, поскольку переменный ток позволяет изменять отношение напряжения к току с помощью трансформаторов.Трансформаторы используются в источниках питания, когда необходимо увеличить или уменьшить напряжение. Выход переменного тока этих трансформаторов обычно должен быть преобразован в постоянный ток. Результирующий пульсирующий постоянный ток фильтруется для создания почти чистого постоянного тока.

Относительно новая разработка в технологии источников питания, импульсный источник питания, становится все более популярной. Импульсные блоки питания легкие и очень эффективные. Почти все персональные компьютеры питаются от импульсных источников питания.

Импульсный источник питания получил свое название от использования транзисторных ключей, которые быстро переключаются на проводимость и отключаются. Ток проходит сначала в одном направлении, а затем в другом, проходя через трансформатор. Пульсации выпрямленного коммутационного сигнала имеют гораздо более высокие частоты, чем частота линии электропередачи, поэтому содержание пульсаций можно легко минимизировать с помощью небольших фильтрующих конденсаторов. Регулировка напряжения может быть достигнута путем изменения частоты переключения. Изменения частоты переключения изменяют КПД трансформатора источника питания в достаточной степени, чтобы стабилизировать выходное напряжение.

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Переменный ток — Электрический ток, который течет сначала в одном направлении, затем в другом; сокращенно AC.

Постоянный ток (DC) — Электрический ток, который всегда течет в одном направлении.

Фильтр— Электрическая схема предназначена для сглаживания колебаний напряжения.

Гармоника — Целое число, кратное основной частоте.

Гц— Сокращенное обозначение в системе СИ для Герц, единицы частоты (1 Гц = один цикл в секунду).

Внутреннее сопротивление — Фиктивное сопротивление, предложенное для объяснения колебаний напряжения.

Моделирование — Анализ сложного устройства с помощью более простой аналогии.

Ом— Единица электрического сопротивления, равная 1 вольт на ампер.

Параллельно — Параллельное электрическое соединение.

Выпрямление — Преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) путем блокировки обратного потока заряда.

Пульсация— Повторяющееся изменение напряжения из-за недостаточной фильтрации.

Импульсные источники питания обычно не повреждаются при внезапных коротких замыканиях. Действие переключения прекращается почти сразу, защищая питание и нагрузку цепи. Говорят, что импульсный источник питания остановился, когда чрезмерный ток прерывает его действие.

Импульсные источники питания имеют малый вес, поскольку их компоненты более эффективны на более высоких частотах. Трансформаторам требуется гораздо меньше железа в сердечниках на более высоких частотах.

Импульсные источники питания имеют незначительную пульсацию на слышимых частотах. Изменения в выходной мощности импульсного источника питания неслышны по сравнению с гудением, которое характерно для источников питания, работающих при частоте сети переменного тока 60 Гц.

Источники питания — не самая привлекательная часть современной техники, но без них электронные продукты, которыми мы окружены, не могли бы функционировать.

См. Также Электричество; Электроника.

КНИГИ

Ленк, Рон. Практическое проектирование источников питания . Нью-Йорк: Wiley / IEEE, 2005.

Марк, Раймонд А. Демистификация импульсных источников питания . Оксфорд, Великобритания: Newnes, 2005.

Donald Beaty

Регулируемый лабораторный источник питания 1–30 В с технологией коммутации и цифрового управления — Deeptronic

Рис. 1. Программируемый лабораторный источник питания 1–30 В Hamuro в сборе

Требования к лабораторным источникам питания

Блок питания для экспериментов с электронными схемами требует некоторых специальных функций.В идеале нам нужен точный , стабильный , надежный и источник питания с простой регулировкой напряжения для удобства работы. Точность означает, что наш блок питания должен выдавать напряжение, максимально приближенное к желаемому значению. Стабильный (низкая пульсация) и очень постоянный (нечувствительный к времени работы и дрейфу температуры окружающей среды), вероятно, мы определяем как стабильный. Надежность может означать, что блок питания будет продолжать работать правильно и безопасно, хотя при его использовании случаются некоторые сбои.Должна быть предусмотрена регулировка напряжения, чтобы сделать его гибким для различных цепей с различными требованиями к напряжению.

Широкий диапазон регулировки, стабильности и эффективности

Высокая эффективность на самом деле не критична для исследовательской деятельности, но это хорошее преимущество, если мы сможем стать экологичными за счет экономии энергии. Для хорошей стабильности линейный стабилизатор напряжения будет дешевым и простым решением для регулировки напряжения небольшого диапазона, но будет очень неэффективным для более широкого диапазона. Если мы сможем принять некоторую пульсацию, вызванную процессом переключения, то импульсный стабилизатор станет отличным решением для регулировки в широком диапазоне при сохранении хорошей эффективности.Учитывая эти плюсы и минусы, давайте разработаем наш источник питания с технологией импульсного стабилизатора.

Цепь регулятора переключения

Контроллер переключения разработан на интегральной схеме TL494. Принципиальная схема схемы показана на рисунке 2. TL494 — это недорогое комплексное решение для коммутационного контроллера. Он имеет пилообразный генератор, ШИМ-модулятор, усилитель ошибки, опорное напряжение 5 В и драйвер транзистора.

Рисунок 2.Принципиальная электрическая схема регулируемого импульсного регулятора Hamuro 1-30V

Принципиальная схема основана на проектном варианте, представленном в справочном документе [1], Разработка импульсных регуляторов напряжения с использованием TL494 , Отчет по применению Texas Instruments. Здесь мы модифицируем некоторую часть, заменяем измерение тока на использование микросхемы датчика Холла ACS712ELCTR-3/5 вместо чувствительного резистора. Мы также добавляем фильтр нижних частот для управляющего напряжения, как для управления напряжением (P.2), так и для ограничения тока (P.1). Мы добавляем этот фильтр нижних частот, так как мы хотим управлять этим входом с помощью сигнала ШИМ от микроконтроллера, самого дешевого решения для получения функции ЦАП.

Управление плавным пуском

При первом включении источника питания напряжение увеличивается медленно, чтобы избежать скачка тока. TL494 сконфигурирован для обеспечения этой функции и может быть отрегулирован путем выбора правильного значения C6 (2,2 мкФ), что дает время нарастания около 40-50 циклов импульсов ШИМ.

Обратная связь по напряжению

Выходное напряжение регулируется путем включения и выключения TR1 и TR2, и это осуществляется с помощью ШИМ фиксированной частоты, генерируемого TL494, который настроен на создание импульса около 40 кГц путем установки C5 и R6 с показанными значениями.Основное управление ШИМ осуществляется путем сравнения выходного напряжения и управляющего напряжения. Выходное напряжение (после прохождения через микросхему измерения тока на эффекте Холла) сначала делится на делители напряжения R4 и R5. От 1 до 30 В на выходе будет от 0,15 до 4,5 В. Это напряжение сравнивается с управляющим напряжением с выхода U2. Когда напряжение ниже управляющего напряжения, TL494 будет генерировать более широкий импульс, пока напряжение между контактами 1 и 2 TL494 не станет равным. С помощью этого механизма обратной связи мы можем управлять выходным напряжением до 1-30 В, контролируя рабочий цикл P.2 ШИМ-вход для изменения от 0,15 до 4,5 В на выходе U2.

Ограничитель тока

Одним из важных требований к лабораторному источнику питания является защита от перегрузки и короткого замыкания, поскольку при тестировании экспериментальной схемы часто случаются отказы цепи. Источник питания должен быть устойчивым к перегрузкам и коротким замыканиям. Эта функция обеспечивается путем сравнения напряжений между контактами 15 и 16 TL494. Если напряжение на выводе 16 выше, чем напряжение на выводе 15, импульс ШИМ будет отключен.Поскольку контакт 16 подключен к выходу микросхемы измерения тока, эта схема предотвратит повреждение системы перегрузкой или коротким током. Делитель напряжения нам не нужен, поскольку и выход датчика тока, и вход компаратора имеют одинаковый диапазон напряжений: 0-5 В. Микросхема датчика тока ACS712ELCTR требует напряжения питания +5 В, и лучший источник — это опорное напряжение 5 В, создаваемое TL494 на выводе 14, поэтому мы усиливаем это опорное напряжение с помощью одной секции операционного усилителя LM324 (U3), чтобы включить более высокий ток.

Выбор трансформатора

Главный трансформатор — это обычный трансформатор для сетевого адаптера. Большинство значений напряжения и силы тока трансформатора завышены, чтобы создать впечатление более высоких характеристик. Некоторые коммерческие испытания в местном магазине в нашем городе (Джокьякарта, Индонезия) показывают, что они указывают максимальную силу тока в условиях перегрузки, которая ниже указанной. Для спецификации 5A 30V, как показано на схематической диаграмме, мы можем ожидать 36 VDC при емкости конденсатора 10000uF при отсутствии нагрузки (0A) и 30V при токе 5A.Когда мы считаем только среднее значение напряжения, то кажется, что мы можем максимизировать его для получения стабильных 30 В при токе нагрузки 5 А, но это неверно, поскольку на самом деле наблюдается большая пульсация напряжения, колеблющаяся ниже и выше 30 В. Стабилизировать перенапряжение путем уменьшения величины до 30 В легко, а вот компенсировать пониженное напряжение — нет, даже с конденсатором такой большой емкости. Наши испытания показывают, что при использовании трансформатора 30 В, 5 А, стабильный выход 30 В может быть получен, когда ток нагрузки поддерживается ниже 1 А, и стабильный выход 10 В может быть получен, когда ток нагрузки поддерживается ниже 3 А.Вы можете видеть, что трансформатор имеет вторую обмотку на выходе 9 В 0,5 А, и он будет использоваться для питания модуля микроконтроллера, чтобы обеспечить клавишный переключатель и пользовательский интерфейс с ЖК-дисплеем. Если вы не можете найти отдельную вторичную обмотку в одном трансформаторе, вы можете использовать небольшой отдельный трансформатор около 300 мА (9–12 В переменного тока).

Цифровое управление для простой настройки

В современной электронике микроконтроллер становится все дешевле и дешевле, заменяя многие аналоговые функции. Он будет использоваться в дизайне пользовательского интерфейса нашей схемы источника питания.Мы можем назвать нашу систему гибридной, поскольку управление переключением по-прежнему осуществляется с помощью аналоговой интегральной схемы. Использование цифровой системы управления и индикации позволяет нам удобно управлять этой схемой. Мы представим систему микроконтроллера (принципиальную схему, программный код) для этого блока питания во второй части этой статьи: Цифровое управление лабораторным блоком питания с использованием Arduino.

Вы можете продемонстрировать собранный блок питания в действии на нашем канале Youtube ниже, просто посмотрите, прежде чем это сделать!