Мощный источник питания схема – -3

Импульсный блок питания своими руками: принцип работы, схемы

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой  пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

  1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
  2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БПУпрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Структурная схема импульсного блока питанияРисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

  • Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
  • Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
  • На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
  • Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

Пример миниатюрных импульсных БППример миниатюрных импульсных БП
  • Далее вступает в работу выходной выпрямитель, поскольку он работает с высокочастотным напряжением, для процесса необходимы быстродействующие полупроводниковые элементы, поэтому для этой цели применяют диоды Шоттки.
  • На завершавшей фазе производится сглаживание на выгодном фильтре, после чего напряжение подается на нагрузку.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

  • частотно-импульсным;
  • фазо-импульсным;
  • широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.

Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов
Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов

Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется UП пилообразной формы, поступающее на вход компаратора КШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал UУС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности UП (опорное напряжение) и UРС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал UУС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (UOUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала UРС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.



Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

  • Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
  • Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
  • Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
  • Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
  • Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

  • различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БПЗарядки и внешние БП
  • внешние блоки питания;
  • электронный балласт для осветительных приборов;
  • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.
Импульсный модуль питания монитора
Импульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.

Принципиальная схема импульсного БППринципиальная схема импульсного БП

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 — 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
  • Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
  • Транзистор VT1 – KT872A.
  • Стабилизатор напряжения D1 — микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
  • Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
  • Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

www.asutpp.ru

Импульсный блок питания на IR2153

Приветствую, Самоделкины!
В данной статье мы вместе с Романом (автором YouTube канала «Open Frime TV») соберем универсальный блок питания на микросхеме IR2153. Это некий «франкенштейн», который содержит в себе лучшие качества из разных схем.

В интернете полно схем блоков питания на микросхеме IR2153. Каждая из них имеет некие положительные особенности, но вот универсальной схемы автор еще не встречал. Поэтому было принято решение создать такую схему и показать ее вам. Думаю, можно сразу к ней перейти. Итак, давайте разбираться.

Первое, что бросается в глаза, это использование двух высоковольтных конденсаторов вместо одного на 400В. Таким образом мы убиваем двух зайцев. Эти конденсаторы можно достать из старых блоков питания от компьютера, не тратя на них деньги. Автор специально сделал несколько отверстий в плате под разные размеры конденсаторов.

Если же блока нету в наличии, то цены на пару таких конденсаторов ниже чем на один высоковольтный. Емкость конденсаторов одинакова и должна быть из расчета 1 мкФ на 1 Вт выходной мощности. Это означает, что для 300 Вт выходной мощности вам потребуется пара конденсаторов по 330 мкФ каждый.


Также, если использовать такую топологию, отпадает потребность во втором конденсаторе развязки, что экономит нам место. И это еще не все. Напряжение конденсатора развязки уже должно быть не 600 В, а всего лишь 250В. Сейчас вы можете видеть размеры конденсаторов на 250В и на 600В.


Следующая особенность схемы, это запитка для IR2153. Все кто строил блоки на ней сталкивались нереальным нагревом питающих резисторов.


Даже если их ставить от переменки, количество тепла выделяется очень много. Тут же применено гениальное решение, использование вместо резистора конденсатор, а это нам дает то, что нагрев элемента по питанию отсутствует.

Такое решение автор данной самоделки увидел у Юрия, автора YouTube канала "Red Shade". Также плата оснащена защитой, но в первоначальном варианте схемы ее не было.

Но после тестов на макете выяснилось, что для установки трансформатора слишком мало места и поэтому схему пришлось увеличить на 1 см, это дало лишнее пространство, на которое автор установил защиту. Если она не нужна, то можно просто поставить перемычки вместо шунта и не устанавливать компоненты, отмеченные красным цветом.


Ток защиты регулируется с помощью вот этого подстроечного резистора:

Номиналы резисторов шунта изменяетюся в зависимости от максимальной выходной мощности. Чем больше мощность, тем меньше нужно сопротивление. Вот к примеру, для мощности ниже 150 Вт нужны резисторы на 0,3 Ом. Если мощность 300 Вт, то нужны резисторы на 0,2 Ом, ну и при 500 Вт и выше ставим резисторы с сопротивлением 0,1 Ом.

Данный блок не стоит собирать мощностью выше 600 Вт, а также нужно сказать пару слов про работу защиты. Она тут икающая. Частота запусков составляет 50 Гц, это происходит потому, что питание взято от переменки, следовательно, сброс защелки происходит с частотой сети.


Если вам нужен защелкивающийся вариант, то в таком случае питание микросхемы IR2153 нужно брать постоянное, а точнее от высоковольтных конденсаторов. Выходное напряжение данной схемы будет сниматься с двухполупериодного выпрямителя.

Основным диодом будет диод Шоттки в корпусе ТО-247, ток выбираете под ваш трансформатор.

Если же нет желания брать большой корпус, то в программе Layout его легко поменять на ТО-220. По выходу стоит конденсатор на 1000 мкФ, его с головой хватает для любых токов, так как при больших частотах емкость можно ставить меньше чем для 50-ти герцового выпрямителя.


Также необходимо отметить и такие вспомогательные элементы как снабберы (Snubber) в обвязке трансформатора;

сглаживающие конденсаторы;

а также Y-конденсатор между землями высокой и низкой стороны, который гасит помехи на выходной обмотке блока питания.

Про данные конденсаторы есть отличный ролик на Ютубе (ссылку автор прикрепил в описании под своим видеороликом (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи)).

Нельзя пропускать и частотозадающую часть схемы.

Это конденсатор на 1 нФ, его номинал автор не советует менять, а вот резистор задающей части он поставил подстроечный, на это были свои причины. Первая из них, это точный подбор нужного резистора, а вторая - это небольшая корректировка выходного напряжения с помощью частоты. А сейчас небольшой пример, допустим, вы изготавливаете трансформатор и смотрите, что при частоте 50 кГц выходное напряжение составляет 26В, а вам нужно 24В. Меняя частоту можно найти такое значение, при котором на выходе будут требуемые 24В. При установке данного резистора пользуемся мультиметром. Зажимаем контакты в крокодилы и вращая ручку резистора, добиваемся нужного сопротивления.


Сейчас вы можете видеть 2-е макетные платы, на которых производились испытания. Они очень похожи, но плата с защитой немного больше.

Макетки автор делал для того, чтобы со спокойной душой заказать изготовление данной платы в Китае. В описании под оригинальным видеороликом автора, вы найдете архив с данной платой, схемой и печаткой. Там будет в двух платках и первый, и второй варианты, так что можете скачивать и повторять данный проект.

После заказа автор с нетерпением ждал платы, и вот они уже приехали. Раскрываем посылку, платы достаточно хорошо упакованы - не придерешься. Визуально осматриваем их, вроде все отлично, и сразу же приступаем к запайке платы.


И вот она уже готова. Выглядит все таким образом. Сейчас быстренько пройдемся по основным элементам ранее не упомянутым. В первую очередь это предохранители. Их тут 2, по высокой и низкой стороне. Автор применил вот такие круглые, потому что их размеры весьма скромные.


Далее видим конденсаторы фильтра.

Их можно достать из старого блока питания компьютера. Дроссель автор мотал на кольце т-9052, 10 витков проводом 0,8 мм 2 жилы, но можно применить дроссель из того же компьютерного блока питания.
Диодный мост – любой, с током не меньше 10 А.

Еще на плате имеются 2 резистора для разрядки емкости, один по высокой стороне, другой по низкой.


Ну и остается дроссель по низкой стороне, его мотаем 8-10 витков на таком же сердечнике, что и сетевой.
Как видим, данная плата рассчитана под тороидальные сердечники, так как они при одинаковых размерах с Ш-образными, имеют большую габаритную мощность.

Настало время протестировать устройство. Пока основным советом является производить первое включение через лампочку на 40 Вт.


Если все работает в штатном режиме лампу можно откинуть. Проверяем схему на работу. Как видим, выходное напряжение присутствует. Проверим как реагирует защита. Скрестив пальцы и закрыв глаза, коротим выводы вторички.

Как видим защита сработала, все хорошо, теперь можно сильнее нагрузить блок. Для этого воспользуемся нашей электронной нагрузкой. Подключим 2 мультиметра, чтоб мониторить ток и напряжение. Начинаем плавно поднимать ток.


Как видим при нагрузке в 2А, напряжение просело незначительно. Если поставить мощнее трансформатор, то просадка уменьшится, но все равно будет, так как этот блок не имеет обратной связи, поэтому его предпочтительнее использовать для менее капризных схем.

А на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:


Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

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

usamodelkina.ru

Мощный блок питания с защитой по току

Мощный блок питания с защитой по току
Каждому человеку, собирающему электронные схемы, необходим универсальный источник питания, позволяющий в широких пределах изменять напряжение на выходе, контролировать ток и при необходимости отключать питаемое устройство. В магазинах подобные лабораторные блоки питания стоят весьма недёшево, но зато собрать такой можно самостоятельно из распространённых радиодеталей. Представленный блок питания включает в себя:
  • Регулировку напряжения до 24 вольт;
  • Максимальный ток, отдаваемый в нагрузку, до 5 ампер;
  • Защиту по току с выбором нескольких фиксированных значений;
  • Активное охлаждение для работы при больших токах;
  • Стрелочные индикаторы тока и напряжения;

Схема регулятора напряжения


Мощный блок питания с защитой по току
Самый простой и доступный вариант регулятора напряжения – схема на специальной микросхеме, называемой стабилизатором напряжения. Наиболее подходящим вариантом является LM338, она обеспечивает максимальный ток в 5 А и минимум пульсаций на выходе. Также сюда подойдут LM350 и LM317, но максимальный ток в этом случае составит 3 А и 1,5 А соответственно. Переменный резистор служит для регулировки напряжения, его номинал зависит от того, какое максимальное напряжение необходимо получить на выходе. Если максимальное выходное требуется 24 вольта – необходим переменный резистор сопротивлением 4,3 кОм. В этом случае нужно взять стандартный потенциометр на 4.7 кОм и соединить параллельно с ним постоянный на 47 кОм, общее сопротивление получится примерно 4.3 кОм. Для питания всей схемы необходим источник постоянного тока с напряжением 24-35 вольт, в моём случае это обычный трансформатор со встроенным выпрямителем. Также можно применять зарядные устройства ноутбуков или другие различные импульсные источники, подходящие по току.
Данный регулятор напряжения является линейным, а значит, вся разница между входным и выходным напряжением приходится на одну микросхему и рассеивается на ней в виде тепла. При больших токах это весьма критично, поэтому микросхема должна быть установлена на большом радиаторе, лучше всего для этого подойдёт радиатор от процессора компьютера, работающий в паре с вентилятором. Для того, чтобы вентилятор не вращался всё время зря, а включался только при нагреве радиатора, необходимо собрать небольшой датчик температуры.

Схема управления вентилятором


Мощный блок питания с защитой по току
В его основе лежит NTC термистор, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры - при увеличении температуры сопротивление значительно уменьшается, и наоборот. Операционный усилитель выполняет роль компаратора, регистрируя изменение сопротивление термистора. При достижении порога срабатывания на выходе ОУ появляется напряжение, транзистор отпирается и запускает вентилятор, вместе с которым загорается светодиод. Подстроечный резистор служит для настройки порога срабатывания, его номинал стоит выбирать исходя из сопротивления термистора при комнатной температуре. Допустим, термистор имеет сопротивление 100 кОм, подстроечный резистор в этом случае должен иметь номинал примерно 150-200 кОм. Главное преимущество этой схемы – наличие гистерезиса, т.е. разницы между порогами включения и выключения вентилятора. Благодаря гистерезису не происходит частого включения-выключения вентилятора при температуре, близкой к пороговой. Термистор выводится на проводках непосредственно на радиатор и устанавливается в любое удобное место.
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Схема защиты по току
Мощный блок питания с защитой по току
Пожалуй, самая важная часть всего блока питания – защита по току. Работает она следующим образом: падение напряжение на шунте (резистор сопротивлением 0.1 Ом) усиливается до уровня 7-9 вольт и с помощью компаратора сравнивается с эталонным. Эталонное напряжение для сравнения задаётся четырьмя подстроечными резисторами в диапазоне от нуля до 12 вольт, вход операционного усилителя подключается к резисторам через галетный переключатель на 4 положения. Таким образом, меняя положение галетного переключателя мы можем выбирать из 4-х заранее установленных вариантов токов защиты. Например, можно установить следующие значения: 100 мА, 500 мА, 1,5 А, 3 А. При превышении тока, заданного галетным переключателем, сработает защита, напряжение перестанет поступать на выход и загорится светодиод. Для сброса защиты достаточно кратковременно нажать на кнопку, напряжение на выходе появится вновь. Пятый подстроечный резистор необходим для установки коэффициента усиления (чувствительности), его нужно установить так, чтобы при токе через шунт 1 Ампер напряжение на выходе ОУ было примерно 1-2 вольта. Резистор настройки гистерезиса срабатывания защиты отвечает за «чёткость» защёлкивания схемы, его нужно настраивать в том случае, если напряжение на выходе не пропадает полностью.Данная схема хороша тем, что имеет высокую скорость срабатывания, моментально включая защиту при превышении тока.

Блок индикации тока и напряжения


Большинство лабораторных блоков питания оснащено цифровыми вольтметрами и амперметрами, показывающими величины в виде цифр на табло. Такой вариант компактен и обеспечивает неплохую точность показаний, однако совершенно неудобен для восприятия. Именно поэтому для индикации решено использовать стрелочные головки, показания которых легко и приятно воспринимаются. В случае с вольтметром всё просто – он подключается к выходным клеммам блок питания через подстроечный резистор с сопротивлением примерно 1-2 МОм. Для правильной работы амперметра необходим усилитель шунта, схема которого показана ниже.
Мощный блок питания с защитой по току
Подстроечный резистор необходим для настройки коэффициента усиления, в большинстве случаев его достаточно оставить в среднем положении (примерно 20-25 кОм). Стрелочная головка подключается через галетный переключатель, с помощью которого можно выбирать один из трёх подстроечных резисторов, с помощью которых задаётся ток максимального отклонения амперметра. Таким образом, амперметр может работать в трёх диапазонах – до 50 мА, до 500 мА, до 5А, это обеспечивает максимальную точность показаний при любом токе нагрузки.
Мощный блок питания с защитой по току

Сборка платы блока питания


Плата печатная:

Теперь, когда все теоретические аспекты учтены, можно приступать к сборке электронной части конструкции. Все элементы блока питания – регулятор напряжения, датчик температуры радиатора, блок защиты, усилитель шунта для амперметра собираются на одной плате, размеры которой 100х70 мм. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса изготовления.
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Силовые дорожки, по которым течёт ток нагрузки, желательно залудить толстым слоем припоя для уменьшения сопротивления. Сперва на плату устанавливаются мелкие детали.
Мощный блок питания с защитой по току
После этого все остальные компоненты. Микросхему 78L12, питающую датчик температуры и кулер, необходимо установить на небольшой радиатор, место для которого предусмотрено на печатной плате. В последнюю очередь на плату запаиваются провода, на которых выводятся вентилятор, термистор, кнопка сброса защиты, галетные переключатели, светодиоды, микросхема LM338, вход и выход напряжения. Вход напряжения удобнее всего подключить через DC разъём, при этом необходимо учитывать, что он должен обеспечивать большой ток. Все силовые провода необходимо использовать соответствующего току сечения, желательно медные. Плюс выхода с печатной платы идёт к выходным клеммам не напрямую, а через тумблер с двумя группами контактов. Вторая группа при этом включает и выключает светодиод, показывающий, подаётся ли на клеммы напряжение.
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току

Сборка корпуса


Корпус можно как найти готовый, так и собрать самостоятельно. Изготовить его можно, например, из фанеры и ДВП, как я и сделал. В первую очередь вырезается прямоугольная передняя панель, на которой будут установлены все органы управления.
Мощный блок питания с защитой по току
Затем изготавливаются стенки и днище ящика, конструкция скрепляется воедино саморезами. Когда готов каркас, можно устанавливать внутрь всю электронику.
Мощный блок питания с защитой по току
Органы управления, стрелочные головки, светодиоды устанавливаются на свои места в передней панели, плата укладывается внутри корпуса, радиатор с вентилятором крепятся на заднюю панель. Для крепления светодиодов используются специальные держатели. Выходные клеммы желательно продублировать, тем более что место позволяет. Размеры корпуса получились 290х200х120 мм, внутри корпуса остаётся ещё много свободного пространства, и туда может уместиться, например, трансформатор для питания всего аппарата.
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току
Мощный блок питания с защитой по току

Настройка


Несмотря на множество подстроечных резисторов, настройка блока питания довольно проста. Первых делом калибруем вольтметр, подключив к выходным клеммам внешний. Вращая подстроечный резистор, включенный последовательно со стрелочной головкой вольтметра добиваемся равенства показаний. Затем подключаем на выход какую-либо нагрузку с амперметром и калибруем усилитель шунта. Вращая каждый и трёх подстрочных резисторов добиваемся совпадений показаний на каждом из трёх диапазонов измерений амперметра – в моём случае это 50 мА, 500 мА и 5А. Далее устанавливаем необходимые токи защиты с помощью четырёх подстроечных резисторов. Сделать это несложно, учитывая, что штатный амперметр уже откалиброван и показывает точный ток. Плавно повышаем напряжение (при этом повышается и ток) и смотрим, при каком токе срабатывает защита. Затем вращаем каждый из резисторов, устанавливая четыре нужных тока защиты, между которыми можно переключаться с помощью галетного переключателя. Теперь осталось лишь установить нужный порог срабатывания датчика температуры радиатора – настройка закончена.
Мощный блок питания с защитой по току

Смотрите видео


sdelaysam-svoimirukami.ru

Схема мощного блока питания на 12 В 50 А

Вы спросите — а зачем вообще нужен блок питания на ток 50 ампер? Хотя если ищите именно этот БП, то значит у вас есть уже какие-то планы на такую мощность. В нашем случае он нужен был для питания мощного усилителя радиостанции, а также для индукционного нагревателя.

Схема стабилизированного источника питания 50 Ампер

Основные элементы, которые использованы для его постройки:

  • трансформатор 1000VA, имеющий две обмотки на 15 В проводом 2.2 мм,
  • диодный мост — 4 диода 50 А из блока питания компьютера,
  • конденсаторы фильтра 32 x 4700uF / 25V,
  • силовые транзисторы 4x IRFP150,
  • микросхема управления LM723.

Испытания готового БП на нагрузке

Результаты измерений на искусственной нагрузке вышли следующие:

НАПРЯЖЕНИЕ — ТОК

  • 13,75V 25А
  • 13,75V 30A
  • 13,75V 35A
  • 13,64V 40A
  • 13,61V 45A
  • 13,50V 50A

Рекомендации по изготовлению блока

Каждый уравнительный резистор (на истоках транзисторов) для таких токов представляет собой нихромовый провод длинной около 2 см. Все транзисторы сидят на общем радиаторе. Электролитические конденсаторы собраны в батарею.

Мостовой выпрямитель собран на диоде MBR4060 (оба вывода соединены между собой параллельно для увеличения предельного тока). Общий плавкий предохранитель имеет номинал 50 А.

Дополнительный небольшой трансформатор на 26 В питает микросхему стабилизатора, чтоб на неё не влияли форс-мажорные ситуации с КЗ и перегрузами.

В блоке питания есть тиристорная защита, которая замыкает выходное напряжение накоротко, защищая тем самым дорогостоящее подключенное оборудование. Индикация осуществляется стрелочным вольтамперметром, но можно и готовый цифровой индикаторный блок.

Имеет смысл поставить два мощных диода на выходе между землей и плюсом, а другие параллельно выходным транзисторам (если конечно не используются со встроенными защитными, типа IRFP460 и иже с ними). Рисунки печатной платы можете скачать тут.

2shemi.ru

Мощный регулируемый источник питания — Меандр — занимательная электроника

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

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

Кое-что об автомобильной аппаратуре

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

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

Автомобильная аппаратура…для квартиры

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

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

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

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

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

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

О схемах мощных ИП на ПТ

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

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

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

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

Схема источника питания

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

Принципиальная схема источника питания

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

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

Защита от перегрузки

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

Во-первых, такая мелочь, как наличие вместо традиционной проволочной перемычки резистора R2 очень важный нюанс. При срабатывании защи­ты сначала переходит в проводящее состояние транзистор VТ2, он, в свою очередь, включает вто­рой транзистор узла защиты VT1. Тот, соответст­венно, быстро открывается. Таким образом, своим переходом К-Э, VТ1 соединяет базу регулиру­ющего напряжение СН транзистора VТ5 с общим проводом схемы СН. Одновременно идет экстрен­ный разряд заряженных до величины почти выход­ного напряжения конденсаторов С9 и С10. Чтобы ограничить величину тока через К-Э переход VТ1, и служит резистор R2. Ситуация такова, что нель­зя при помощи к-э перехода транзистора напря­мую закорачивать заряженные конденсаторы. Традиционные однотранзисторные схемы, как правило, не обеспечивают такой надежности, как данная схема на двух транзисторах.

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

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

Достоинства рассматриваемого СН и ИОН

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

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

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

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

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

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

Повторяемость схемы

Самое главное, что нужно подчеркнуть особо. Схема обладает превосходной повторяемостью! Многочисленные эксперименты, направленные на умощнение схемы доказывали, что это сделать несложно. Схема допускает постоянный ток 10 А в нагрузке, при условии, что радиаторы VТ6, VТ7 имеют принудительное охлаждение. Доста­точно даже одного 12 В кулера. По крайней мере, при токе 10 А даже один кулер нормально справ­ляется с отводом тепла от двух экземпляров КТ827, размещенных на одном игольчатом ради­аторе с охлаждающей поверхностью 1000 см2.

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

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

Конструкция и детали

Трансформатор

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

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

Диоды выпрямительного моста

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

Транзисторы

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

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

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

Конструкция ИП

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

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

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

Автор: Алексей Зызюк, г. Луцк

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Источники питания

Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе

И. НЕЧАЕВ, г. Курск

В статье описан аналоговый стабилизатор напряжения для блока питания повышенной мощности. Автору удалось значительно улучшить параметры стабилизатора, применив в качестве силового элемента мощный переключательный полевой транзистор.

При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, "усиленные" одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор.

Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис.1. В нем в качестве силового применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечиваетток до 30 А при температуре корпуса до 100 °С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5...3 В [1]. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.

Stabilizator-napryajeniya-na-mownom-polevom-tranzistore-1

Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (TL431). Ее назначение, устройство и параметры подробно описаны в статье [2]. Работает стабилизатор (рис. 1) следующим образом. При подключении сетевого трансформатора Т1 к сети на его вторичной обмотке появляется переменное напряжение около 13 В (эффективное значение). Оно выпрямляется диодным мостом VD1, и на сглаживающем конденсаторе большой емкости (обычно несколько десятков тысяч микрофарад) выделяется постоянное напряжение около 16 В.

www.radio-schemy.ru

Источники питания. Мощный гаражный источник питания.Схема,принцип работы,самостоятельное изготовление

Мощный гаражный источник питания

Этот источник работающий от сети переменного тока, предназначен для питания приборов и механизмов электрооборудования автомобиля, вспомогательных инструментов и приспособлений, установленной в нём радиоэлектронной аппаратуры во время проводимых ремонтных или профилактических работ в гаражных условиях. Ценным качеством источника является защищённость от замыкания в цепи нагрузки. От него также можно питать портативную звукоусилительную или приёмопередающую аппаратуру, причём круглосуточно.

Источник вырабатывает стабилизированное постоянное напряжение 13,8 В при нагрузочном токе до 50 А. Увеличение тока нагрузки до предельного значения вызывает уменьшение выходного напряжения не более чем на 0,2 В.

Схема мощного гаражного источника питания

Схема устройства изображена на рисунке. Устройство состоит из сетевого трансформатора Т1, выпрямителя на мощных диодах Шотки VD1—VD3, батареи фильтрующих конденсаторов СЗ—С14, транзисторов VT1, VT2 управляющего узла, коммутирующего элемента на полевых транзисторах VT3, VT4, накопительного дросселя L1 с коммутирующим диодом VD6, стабилизатора выходного напряжения на микросхеме DA2 и оптопаре U2, устройства защиты от замыкания выходной цепи на стабилитроне VD5 и оптопаре U1, сигнальных светодиодов HL1, HL2, индицирующих режим работы источника питания. На диодном мосте VD4, подключённом к обмотке III сетевого трансформатора, и на стабилизаторе DA1 выполнен источник питания узла управления.

При замыкании контактов выключателя SA1 сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора Т1. Пониженное до 24 В напряжение с обмотки II выпрямляет мощный диодный мост VD1—VD3. Применение в нём диодов Шотки позволило почти в два раза снизить мощность, рассеиваемую выпрямителем. Конденсаторы фильтра СЗ—С14 заряжаются до амплитудного значения, т. е. почти до 35 В.
Напряжение 15 В с обмотки III трансформатора выпрямляет диодный мост VD4, а стабилизатор DA1 ограничивает на уровне 12 В.

Стабилизированное напряжение поступает на управляющие транзисторы VT1, VT2. Так как через излучающие диоды оптопар U1 и U2 ток не протекает, оптотранзисторы закрыты и через резисторы R5 и R6 протекает базовый ток транзистора VT1. Поэтому он открывается, а транзистор VT2 остаётся закрытым.

Через VT1 на затворы транзисторов VT3 и VT4 относительно их истоков приходит открывающее напряжение 12 В. Резисторы R7 и R8 устраняют высокочастотное самовозбуждение ступени в моменты переключения. При открывании транзисторов коммутирующего элемента через накопительный дроссель L1 начинает протекать ток, напряжение на конденсаторе фильтра С15 увеличивается. Одновременно увеличивается и напряжение на управляющем входе стабилизатора DA2, задаваемое делителем R9R10.

Как только напряжение на конденсаторе С15 становится равным 13,8 В, напряжение на управляющем входе микросхемы DA2 достигает 2,5 В и он открывается. Через излучающий диод оптопары U2 и светодиод HL2 начинает течь ток, ограничиваемый резистором R11. Включившийся светодиод HL2 зелёного цвета свечения сигнализирует о достижении на выходе блока питания номинального напряжения. В этот момент открывается оптотранзистор оптопары U2 и базовый резистор R6 через малое сопротивление коллектор—эмиттер соединяется с отрицательным выводом источника питания управляющего узла.

В результате транзистор VT1 закрывается, a VT2 открывается и ёмкость затвор-исток транзисторов коммутирующего элемента быстро разряжается через резисторы R7, R8 и открывшийся транзистор VT2. Транзисторы VT3, VT4 при этом закрываются.

Энергия, запасённая в магнитном поле дросселя L1, преобразуется в электрический ток, замыкаемый через нагрузку открывающимся коммутирующим диодом VD6. Необходимость применения двух полевых транзисторов, работающих параллельно, объясняется тем, что ток через дроссель L1 имеет треугольную форму, и при выходном токе 50 А амплитуда тока через дроссель и транзисторы достигает 100 А. Помимо уменьшения протекающего через каждый из этих транзисторов тока, параллельное их соединение позволило в два раза снизить мощность, рассеиваемую переключательным элементом, и облегчить тепловой режим под кожухом прибора.

При номинальной нагрузке блока питания напряжение на его выходе равно 13,8 В, а на стабилитроне VD5 — 12,5 В. Излучающий диод оптопары U1 и светодиод HL1 закрыты. Если произошло замыкание выхода блока, выходное напряжение становится близким к нулю и через светодиод HL1 и излучающий диод оптопары U1 от стабилизатора напряжения R3VD5 протекает ток, ограниченный резистором R4. Светодиод HL2 зелёного цвета свечения гаснет, и включается HL1 красного свечения. Открывается оптопара U1, что приводит к закрыванию переключательного элемента. После устранения причины замыкания выхода блока он автоматически переходит в рабочий режим.

Источник питания имеет значительный запас по мощности, вследствие чего при токовых перегрузках на выходе успевают сработать плавкие предохранители FU2 и FU3 на номинальный ток 30 А, включённые параллельно. При этом будут одновременно светить индикаторы HL1 и HL2.
Таким образом, два светодиода индицируют три состояния блока питания. Свечение HL2 указывает на номинальное выходное напряжение, HL1 — на перегрузку, HL1 и HL2 одновременно — на перегорание предохранителей FU2, FU3. Налаживание блока питания заключается в подборке резистора R10 для установки необходимого выходного напряжения.

Управляющие транзисторы VT1 и VT2 в устройстве могут быть указанных типов с любым буквенным индексом. В случае необходимости каждый из них может быть заменён парой высокочастотных транзисторов, включённых по схеме Дарлингтона: КТ972А заменят КТ315 и КТ6114, а КТ973А — КТ361 и КТ6115 с любыми буквенными индексами. Несколько хуже работают пары КТ315, КТ815 и КТ361, КТ814. Переключательные транзисторы VT3, VT4 выбирают исходя из условий: напряжение сток—исток — не менее 50 В, а постоянный ток стока — не менее 50 А. Этим требованиям удовлетворяют, например, полевые транзисторы IRFZ48N, IRF1010N, IRL3705N, IRL2505.

Сетевой трансформатор Т1 применён промышленный, ОС-1,0-220/24, на вторичное напряжение 24 В, мощностью 1 кВт. Встречаются также аналогичные трансформаторы, маркированные ОС-1,0-220/50-24. Обмотку III наматывают монтажным проводом МГШВ-0,5 в свободном месте окна трансформатора без разборки его магнитопровода. Первоначально укладывают десять витков, измеряют полученное напряжение, после чего рассчитывают необходимое число витков для достижения напряжения 15 В и доматывают необходимые витки. Вместо обмотки III можно применить отдельный сетевой трансформатор с выходным переменным напряжением 12... 17 В мощностью 3...5 Вт.

Если готовый сетевой мощный трансформатор приобрести не удаётся, его можно изготовить из старого девятиамперного ЛАТРа. В качестве первичной следует использовать имеющуюся обмотку целиком (на 250 В), заизолировав отводы на 127 и 220 В. Очищенную от эмали дорожку на витках обмотки нужно очистить от пыли и покрыть двумя слоями нитролака НЦ221 или НЦ222 (в крайнем случае клея БФ-2).

После высыхания лака обмотку покрывают лентой из лакоткани или хлопчатобумажной матерчатой изоляционной лентой (два слоя). Затем укладывают вторичную обмотку, состоящую из 27 витков изолированного медного провода прямоугольного сечения 5x2 мм (или жгута из проводов меньшей толщины общим сечением не менее 10 мм2). Обмотка III — 19 витков любого монтажного провода.

Диоды VD1—VD3, VD6 — сборки из двух диодов Шотки с общим катодом на обратное напряжение не менее 50 В и выпрямленный ток 60 А. Вместо 60CPQ150 можно использовать 60CMQ050, C60P05Q, FST6050. Два из них — VD1, VD2 с общим катодом — удобно заменить одной с общим анодом FST16050A, S60D50A или SR5050A.

Выпрямительный мост VD4 может быть собран из четырёх диодов с обратным напряжением не менее 30 В и выпрямленным током 0,1 А. Вместо 7812 (DA1; выходное напряжение 12 В) можно использовать стабилизаторы КА7812, 78М12 или отечественные КР142ЕН8Б, КР142ЕН8Д, КР1180ЕН12А, КР1180ЕН12Б. Стабилизатор TL431LPA (DA2) заменим отечественным КР142ЕН19А, но при этом, как показали измерения, пульсации выходного напряжения источника увеличивались с 63 до 80 мВ.

Транзисторные оптопары, кроме указанных на схеме, могут быть 4N25—4N28, TLP331 или отечественные АОТ128А. Светодиоды HL1 и HL2 — любые красного и зелёного цветов свечения. Резисторы — МЯТ и С2-23; оксидные конденсаторы — импортные, а С14, С16 — К73-17. Предохранители FU2, FU3 на 30 А применены автомобильные.

Дроссель L1 — самодельный, изготовлен следующим образом. На гладкую оправку с внешним диаметром 35 мм наматывают несколько слоёв полиэтиленовой плёнки. Поверх неё укладывают виток к витку первый слой обмотки — 9 витков медного изолированного провода прямоугольного сечения 5x2 мм и наматывают пропитанный эпоксидным клеем слой стеклоткани. Её перед пропиткой необходимо прожечь в пламени паяльной лампы или газовой горелки.

Стеклоткань закрепляют нитками, наматывают второй слой обмотки — 8 витков, затем пропитанный эпоксидным клеем второй слой стеклоткани, который снова закрепляют нитками, и наматывают последний слой обмотки — 7 витков. Итоговое число витков обмотки — 24. Для предохранения от расползания витков обмотку стягивают нитками, покрывают снаружи тонким слоем эпоксидного клея и оставляют в тёплом месте до полной его полимеризации.

Всю работу необходимо выполнять в резиновых перчатках.

Через сутки готовую катушку снимают с оправки. Полиэтиленовую плёнку удаляют. Напильником снимают заусенцы и натёки клея.
Для изготовления магнитопровода необходимо обломки различных ферритовых изделий, вплоть до магнитопроводов отклоняющих систем кинескопов, истолочь в ступе и просеять. Самодельная ступа изготовлена из обрезка стальной трубы диаметром около 160 мм, приваренного к обрезку стального листа толщиной 3 мм. Пест представляет собой стальной стержень диаметром 30 мм.

Обломки феррита следует предварительно несколько раз нагреть в духовке до температуры 160 °С и быстро охладить в холодной воде, при этом в феррите образуются микротрещины, существенно облегчающие процесс измельчения. Просеянный через мелкое сито (можно изготовить из капронового чулка) ферритовый порошок замешивают на эпоксидном клее до густоты сметаны. Катушку ставят вертикально на лист органического стекла (к нему не приклеивается эпоксидная смола), зазоры между листом и катушкой замазывают автогерметиком, и полость внутри катушки заполняют полученной массой. После заливки в массу необходимо заложить головки одного-двух латунных винтов М4, которые в дальнейшем послужат для монтажа дросселя на шасси питания.

Дроссель, изготовленный по описанной технологии, получился весьма "тихим" и практически не нагревается во время работы.
Конструкция источника питания может быть во многом произвольной. Диодные сборки VD1—VD3 установлены на общем теплоотводе с полезной площадью 600 см2, транзисторы VT3, VT4 и диод VD6 — на втором, 800 см2. Эксплуатация показала, что теплоотводы практически не нагреваются и поэтому их размеры могут быть существенно уменьшены.

Устройство собрано навесным монтажом на отрезках технологических монтажных плат. На одной из них размерами 50x30 мм — детали источника питания узла управления, оптопары и транзисторы узла. Плата на стойках закреплена на теплоотводе транзисторов коммутирующего элемента.

Стабилизатор выходного напряжения и элементы узла защиты от перегрузок размещены на второй плате размерами 30x20 мм. Она закреплена на шасси вблизи выходных предохранителей.

Монтаж сильноточной части источника следует выполнять отрезками провода сечением 8... 10 мм2. Так как монтажный провод такого сечения найти затруднительно, можно изготовить его самостоятельно из экранирующей оплётки коаксиального кабеля РК-75. Пучок отрезков оплётки необходимой длины, снятых с кабеля, протягивают в термоусадочную полимерную трубку диаметром 8 мм. После прогревания трубки горячим воздухом из фена провод используют для монтажа.

В экспериментах по увеличению выходной мощности описанного источника питания мостовой мощный выпрямитель был собран на диодах В320-2, в качестве коммутирующего (VD6) применялся диод ДЧ171-320, число транзисторов коммутирующего элемента увеличено до пяти, причём сопротивление резисторов в цепи их затвора увеличено до 22 Ом. Сетевым трансформатором служил сварочный, а параллельно конденсатору С16 был включён ещё один диод ДЧ 171-320 катодом к плюсу, анодом — к минусу. Предохранители FU2, FU3 заменены одним самодельным на ток около 150 А.

В таком исполнении источник уверенно вращал стартёром коленчатый вал двигателя автомобиля "Волга".

К. МОРОЗ, г. Надым, ЯНАО

Источник: Журнал Радио 2011 №9 стр.39, 40

banner-turbobit-unlock