Схема мощного блока питания – Мощный блок питания. — Блоки питания — Источники питания — specable.ru

Мощный блок питания. — Блоки питания — Источники питания

Сергей Никитин.

‘>

Как-то работал я в одном троллейбусном парке по ремонту электрооборудования. Наша мастерская размещалась на втором этаже в здании на территории парка. Ремонтировали и проверяли мы троллейбусное электро и радиооборудование.
И вот для того, чтобы проверить исправность мощного электрооборудования и троллейбусных преобразователей, мужики таскали тяжёлые АКБ с троллейбусов, да ещё на второй этаж.
Лень, как говориться — двигатель прогресса, мне такими вещами заниматься не с руки, да и мужикам порядком надоело, и вот благодаря этому, родилась идея найти замену этим занятиям и сделать достаточно мощный блок питания, при помощи которого можно было бы проверять на работоспособность любое троллейбусное электрооборудование.

В гараже у меня был мощный блок питания, и вот по такой-же схеме я и решил собрать подобное устройство для нужд троллейбусного парка, который был бы мне в помощь, да и мужикам на радость.

Данная схема представляет собой мощный блок питания, где в качестве регулирующих элементов используются тиристоры. Вся мощность этого блока питания ограничена только силовым трансформатором и тиристорами.
Если поставите более мощный трансформатор и тиристоры, то соответственно и выходной ток этого блока питания увеличится.

Блок питания собран был в основном из деталей списанной и разобранной оргтехники и из того, что там же и нашлось. А нашёлся там в хламе готовый трансформатор от бесперебойника UPS-1200, который выдаёт 2х30Вольт, тиристоры VS1 — VS2 Т50 на 50А, можно вместо них использовать любые на ток не менее 40А, а если планируется ток нагрузки меньше, то конечно можно ставить тиристоры и с меньшим током.
Дроссель L1 был так-же найден в радио-хламе от неизвестного устройства, на вид магнитопровод, как от ТСШ-160 (ТСШ-170) и окно было полностью заполнено обмоткой, проводом диаметром 3 мм с зазором 1,5-2,0 мм, довольно мощный на вид дроссель.

Если не найдёте готовый дроссель, то можно сделать его самостоятельно.
Сердечник можно взять от любого силового трансформатора, мощностью от 100-120 вт, лучше Ш-образной формы (ШЛ) и намотать обмотку проводом диаметром 2,0-3,0 мм (набором проводов), или даже подойдут и сердечники и П и ПЛ. На них можно намотать обмотку и на одном каркасе до заполнения окна, или разделить её на два каркаса и соединить потом половины последовательно ( начало с началом или конец с концом) и собрать сердечник с аналогичным зазором.
Трансформатор TV2 был взят от какого то транзисторного радиоприёмника, это согласующий трансформатор. Можно использовать любой, подобного назначения, или намотать его самостоятельно на небольшом сердечнике, по данным, которые имеются в справочниках по транзисторным радиоприёмникам, журналах «Радио» или в интернете.
Минимальное выходное напряжение блока питания получилось около 1,5В, максимальное под полной нагрузкой 30 Вольт. Блок питания довольно стабильно его держит.
Работает БП, как я сказал, очень стабильно.
Транзистор VT2 формирует «пилу» для работы ШИМ, синхронизируемой с сетью через транзистор VT1.
Конденсатор С7 желательно подобрать по линейной форме «пилы» на нём. Конденсаторы фильтра С11-С12 я ставил по 2200 мкФ 50 вольт, на схеме указана их минимальная ёмкость.
На К140УД7 формируются импульсы которые уже управляют тиристорами через составной (Дарлингтона) транзистор VT3.
Вместо К140УД7 можно поставить К140УД6, К140УД8 и практически любые другие, подходящих по напряжению питания и под сопротивление нагрузки не хуже 2 кОм. К напряжению питания эти микросхемы не критичны, по этому в качестве КС515 можно использовать любые другие стабилитроны на напряжение стабилизации от 12Вольт до 15Вольт (Д814Г, Д814Д, КС512) или импортные.
Транзисторы VT1-VT2 можно использовать любые, соответствующей структуры, и вместо VT3 можно так-же использовать любые Дарлингтона соответствующей структуры, например от старых матричных принтеров, они там используются для управления шаговыми двигателями.
Можно попробовать вместо VT3 использовать МОСФЕТ с N-каналом, тогда подойдёт любой операционный усилитель, единственно что нужно — ёмкость С13 уменьшить до 10нФ, резистор R12 увеличить до 100кОм.
Конденсатор С8 даёт устойчивость работы тиристоров на малых токах нагрузки и плавную подачу напряжения после включения БП в сеть.
Печатную плату я не делал, весь монтаж выполнил навесным на небольшой плате, к которой приклеил электролитические конденсаторы и в основном использовал их выводы, как монтажные точки.

Данная схема управления также была использована и в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов.
Выходное напряжение вторички силового трансформатора, тогда вполне хватит и 2х15-18 вольт, с допустимым током, которым вы планируете заряжать аккумуляторы.
Тиристоры для зарядного устройства достаточно будет на 10-25 ампер и дроссель L1 из схемы можно исключить.
В качестве регулировочного резистора (R10) в таких целях я стараюсь использовать проволочные, они надёжнее, особенно для гаража или там, где имеются перепады температуры и влажности.
Тиристоры установлены на алюминиевой пластине, которая используется как крепление тиристоров, как контакт и как теплоотвод.
Да, если влом Вам будет мотать согласующий трансформатор и не найдёте его готовым, то схему управления тиристорами можно будет сделать и по такому варианту.

Трансформатор в этом случае можно не ставить. Оптроны я брал самые ходовые из серии 817, которые в компьютерных блоках питания стоят, и управляли они тиристорами Т122-25. Такая схема тоже вполне нормально работала.
Да, эту схему я не проверял на работоспособность с мощными тиристоры и со старыми тиристорами советского производства. Я не знаю как она будет с ними работать.
Там просто при небольшом выходном напряжении нужно и ток удержания держать, и ток управления тоже, иначе хаотически пропускаются периоды и трансформатор начинает дёргаться и цыкать.
Чтобы тиристоры в этом случае были нормально открыты (протекал по ним необходимый ток удержания), можно поставить до амперметра (параллельно конденсаторам С11-С12) нагрузочный резистор соответствующей мощности, который и обеспечил бы при минимальном выходном напряжении необходимый ток удержания для тиристоров, и который бы выдержал и максимальное выходное напряжение.

Защиту в этом блоке питания я не делал, потому что сложную делать было не хотелось, а простая обычно срабатывать не успевает. Просто поставил совдеповские тиристоры, которые гораздо надёжнее транзисторов, да и тиристоры когда попадаются халявные, то можно их и по мощнее с запасом поставить.
Удачи Вам в творчестве и всего наилучшего!

vprl.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

Мощный лабораторный блок своими руками

Приветствую, Самоделкины!
Сегодня мы с вами соберем мощнейший лабораторный блок питания. На данный момент он является одним из самых мощных на YouTube.

Все началось с постройки водородного генератора. Для запитки пластин автору понадобился мощный блок питания. Покупать готовый блок типа DPS5020 не наш случай, да и бюджет не позволял. Спустя некоторое время схема была найдена. Позже выяснилось, что этот блок питания настолько универсален, что его можно использовать абсолютно везде: в гальванике, электролизе и просто для запитки различных схем. Сразу пробежимся по параметрам. Входное напряжение от 190 до 240 вольт, выходное напряжение — регулируемое от 0 до 35 В. Выходной номинальный ток 25А, пиковый — свыше 30А. Также, блок имеет автоматическое активное охлаждение в виде кулера и ограничения по току, она же защита от короткого замыкания.

Теперь, что касается самого устройства. На фото вы можете видеть силовые элементы.

От одного взгляда на них захватывает дух, но свой рассказ хотелось бы начать совсем не со схем, а непосредственно с того, от чего приходилось отталкиваться, принимая то или иное решение. Итак, в первую очередь, конструкция ограничена корпусом. Это было очень большим препятствием в построении печатных плат и размещении компонентов. Корпус был куплен самый большой, но все равно его размеры для такого количества электроники малы. Второе препятствие — это размер радиатора. Хорошо, что они нашлись в точности, подходящие под корпус.

Как видим радиаторов тут два, но входе построения объединим в один. Помимо радиатора, в корпусе нужно установить силовой трансформатор, шунт и высоковольтные конденсаторы. Они никак не влазили на плату, пришлось их вынести за пределы. Шунт имеет небольшие размеры, его можно положить на дно. Силовой трансформатор был в наличии только таких размеров:

Остальные раскупили. Его габаритная мощность 3 кВт. Это конечно намного больше чем нужно. Теперь можно переходить к рассмотрению схем и печаток. В первую очередь рассмотрим блок-схему устройства, так будет легче ориентироваться.

Состоит она из блока питания, dc-dc преобразователя, системы плавного пуска и различной периферии. Все блоки не зависят друг от друга, например, вместо блока питания можно заказать готовый. Но мы рассмотрим вариант как сделать все своими руками, а вам уже решать, что купить, а что делать также. Стоит отметить, что необходимо установить предохранители между силовыми блоками, так как при выходе из строя одного элемента, он потащит за собой в могилу остальную схему, а это вылетит вам в копеечку.

Предохранители на 25 и 30А в самый раз, так как это номинальный ток, а выдержать они могут на пару ампер больше.
Теперь по порядку о каждом блоке. Блок питания построен на всеми любимой ir2153.

Также в схему добавлен умощненный стабилизатор напряжения для питания микросхемы. Он запитан от вторичной обмотки трансформатора, параметры обмоток рассмотрим при намотке. Все остальное — это стандартная схема блока питания.
Следующий элемент схемы — это плавный пуск.

Установить его необходимо для ограничения тока зарядки конденсаторов, чтобы не спалить диодный мост.
Теперь самая важная часть блока – dc-dc преобразователь.

Его устройство очень сложное, поэтому углубляться в работу не будем, если интересно подробнее узнать про схему, то изучите самостоятельно.

Настало время переходить к печатным платам. Вначале рассмотрим плату блока питания.

На нее не вместились ни конденсаторы, ни трансформатор, поэтому на плате имеются отверстия для их подключения. Размеры фильтрующего конденсатора подбирайте под себя, так как они бывают разных диаметров.

Далее рассмотрим плату преобразователя. Тут тоже можно немного подогнать размещение элементов. Автору пришлось сместить второй выходной конденсатор вверх, так как он не вмещался. Так же можете добавить еще перемычку, это уже на ваше усмотрение.
Теперь переходим к травлению платы.

Думаю, тут нет ничего сложного.
Осталось запаять схемы и можно проводить тесты. В первую очередь запаиваем плату блока питания, но только высоковольтную часть, чтобы проверить не накосячили ли мы во время разводки. Первое включение как всегда через лампу накаливания.

Как видим, при подключении лампочки, она загорелась, а это значит, что схема без ошибок. Отлично, можно установить элементы выходной цепи, а как известно, туда нужен дроссель. Его придется изготовить самостоятельно. В качестве сердечника используем вот такое желтое кольцо от компьютерного блока питания:

С него необходимо удалить штатные обмотки и намотать свою, проводом 0,8 мм сложенным в две жилы, количество витков 18-20.

Заодно можем намотать дросселя для dc-dc преобразователя. Материалом для намотки являются вот такие кольца из порошкового железа.

В отсутствие такого, можно применить тот же материал, что и в первом дросселе. Одной из важных задач является соблюдение одинаковых параметров для обоих дросселей, так как они будут работать в параллели. Провод тот же – 0,8 мм, количество витков 19.
После намотки, проверяем параметры.

Они в принципе совпадают. Далее запаиваем плату dc-dc преобразователя. С этим проблем возникнуть не должно, так как номиналы подписаны. Тут все по классике, сначала пассивные компоненты, потом активные и в последнюю очередь – микросхемы.
Настало время заняться подготовкой радиатора и корпуса. Радиаторы соединим между собой двумя пластинками вот таким образом:

На словах это все хорошо, надо бы заняться делом. Сверлим отверстия под силовые элементы, нарезаем резьбу.

Сам же корпус тоже немного подправим, отломав лишние выступы и перегородки.

Когда все готово, приступаем к креплению деталей на поверхность радиатора, но так как фланцы активных элементов имеют контакт с одним из выводов, то необходимо их изолировать от корпуса подложками и шайбами.

Крепить будем на винты м3, а для лучшей термо передачи воспользуемся не высыхающей термопастой.
Когда разместили на радиаторе все греющиеся части, запаиваем на плату преобразователя ранее не установленные элементы, а также припаиваем провода для резисторов и светодиодов.

Теперь можно тестировать плату. Для этого подадим напряжение от лабораторного блока питания в районе 25-30В. Проведем быстрый тест.

Как видим, при подключении лампы идет регулировка по напряжению, а также ограничения по току. Отлично! И эта плата тоже без косяков.

Тут же можно настроить температуру срабатывания кулера. С помощью подстроечного резистора производим калибровку.
Сам же термистор нужно закрепить на радиаторе. Осталось намотать трансформатор для блока питания на вот таком гигантском сердечнике:

Перед намоткой необходимо рассчитать обмотки. Воспользуемся специальной программой (ссылку на нее найдете в описании под видеороликом автора, пройдя по ссылке «Источник»). В программе указываем размер сердечника, частоту преобразования (в данном случае 40 кГц). Также указываем количество вторичных обмоток и их мощность. Силовая обмотка на 1200 Вт, остальные на 10 Вт. Также нужно указать каким проводом будут мотаться обмотки, жмем кнопку «Рассчитать», тут нет ничего сложного, думаю разберетесь.

Посчитали параметры обмоток и начинаем изготовление. Первичка в один слой, вторичка в два слоя с отводом от середины.

Изолируем все с помощью термоскотча. Тут по сути стандартная намотка импульсника.
Все готово к установке в корпус, осталось разместить периферийные элементы на лицевой стороне таким образом:

Сделать это можно довольно просто, лобзиком и дрелью.

Теперь самая трудная часть — разместить все внутри корпуса. В первую очередь соединяем два радиатора в один и закрепляем его.
Соединение силовых линий будем проводить вот такой 2-ух миллиметровой жилой и проводом сечением 2,5 квадрата.

Также возникли некие проблемы с тем, что радиатор занимает всю заднюю крышку, и там невозможно вывести провод. Поэтому выводим его сбоку.

На этом все, сборка завершена. Перед закрытием крышки проводим тестовое включение.

Блок завелся, теперь закрываем верхнюю крышку и идем тестировать. Для теста сначала воспользуемся лампочками накаливания на 36В 100Вт.

Как видим, блок держит их без труда. Данный вольтамперметр, который купил автор, не может измерить максимальный ток блока даже шунтом, хоть и написано на сайте, что с шунтом может измерять до 50А. Не совершайте такую же ошибку и возьмите себе стрелочный амперметр — надежнее будет. А по поводу проверки — не переживайте, сейчас вы убедитесь в том, что максимальный ток устройства свыше 25А. Для этого воспользуемся предохранителем на 25А и пустим его в короткое замыкание.

Его просто плавит, а это значит, что ток тут больше 25 ампер. Также попробуем плавить различные предметы.

Скрепка, шайба и даже шило — ничто не устояло перед мощью данного блока.

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

cxema.org — Мощный импульсный блок питания

Мощный импульсный блок питания

В радиолюбительской практике многие самодельные конструкции остаются на полках без внимания по той причине, что не имеют блока питания. Одна из самых повторяемых конструкций — усилитель мощности низкой частоты, которому тоже нужен источник питания. Сетевые трансформаторы для запитки мощных усилителей стоят немало денег, да и размеры и вес иногда некстати. По этому в последнее время широкое применение нашли импульсные блоки питания. Эти блоки имеют полностью электронную начинку и работают в импульсном режиме. За счет повышенной рабочей частоте удается резким образом уменьшить размеры и вес источника питания. Схема такого блока питания была найдена в одном из зарубежных сайтов, недолго думая, решил повторить конструкцию.

Конструкция отличается особой простотой и дешевизной, в моем случае было потрачено всего 5$ на транзисторы и микросхему, все остальное можно найти в нерабочем компьютерном блоке питания.
Мощность такого блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно только поменять диодный выпрямитель и электролиты, вместо 220 мкФ, поставить на 470.

Термистор — любой, он сохранит транзисторы во время броска напряжения при подачи питания. Имеется также сетевой фильтр, который состоит из дросселя и пленочных конденсаторов, в какой-то мере сглаживает сетевые помехи и пульсации.

Выпрямитель можно взять готовый, от компьютерного БП или собрать мост из диодов с током 3 А и более, обратное напряжение диодов не менее 400Вольт.

Полевые ключи — в моем случае использовались мощные силовые транзисторы IRF740 с рабочим напряжением 400 Вольт при токе 10 Ампер.

Ключи установлены на общий теплоотвод, но изолированы от него во избежания коротких замыканий. Выбор транзисторов не критичен, в ходе работы они у меня остаются холодными даже с выходной нагрузкой 50 ватт (при этом транзисторы без теплоотводов).

Трансформатор — выпаян из блока питания АТХ.

Сердцем блока питания является драйвер IR2153, она же и является задающим генератором. Драйвер достаточно мощный и номинал выходного сигнало достаточен для управления полевыми ключами. В случае использования микросхем в обычном DIP корпусе, нужен ультрабыстрый или быстрый диод, подключенный в прямом направлении от 1 к 8 выводу.

Собранная схема заработает сразу, если с монтажом ничего не перепутали.
Ограничительный резистор 47 к для питания микросхемы нужен с мощностью 1-2 ватт, в моем случае нужного резистора не нашлось, поэтому использовал два резистора, суммарное сопротивление которых 47к. Этот резистор в ходе работы может чуть перегреться, но это не страшно и вполне нормально.

На выходе трансформатора можно использовать импульсные или быстрые диоды, можно также ставить диодные сборки Шоттки из компьютерных БП, как право, они рассчитаны на большие токи. Можно применять также отечественные диоды серии КД213А, которые могут работать на частотах до 100кГц, а максимальный допустимый ток доходит до 10Ампер.

Первый запуск схемы нужно проводить с последовательно подключенной лампой накаливания на 220 Вольт 100 — 150 ватт, чтобы при неправильном монтаже схема не взорвалась.

ЧТО СДЕЛАТЬ, ЕСЛИ СХЕМА НЕ ЗАРАБОТАЛА? (несколько советов)

Если схема при первом включении не заработала, то в первую очередь проверьте в лишний раз монтаж, а вначале работ тщательно проверяйте компоненты на исправность.
На выход трансформатора подключите галогенную лампу на 20 ватт, которая будет играть в роль контрольной лампочки. Если при включении лампа начнет мигать, а схема будет издавать свист, то скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы. В таком случае нужно понизить номинал резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40килоом и так до тех пор, пока не нормализуется работа генератора.

Нормально настроенная и рабочая схема не должна издавать слышимых звуков, транзисторы без выходной нагрузки должны быть холодными, на каждом конденсаторе должно быть 150 160 вольт постоянного тока. Если один из конденсаторов греется, то проверьте мост, скорее всего имеется неисправный диод и на конденсатор поступает переменный ток. После устранения неполадок замените конденсатор и включите схему.

Такой блок питания можно использовать в качестве лабораторного блока питания, или зарядного устройства для мощных кислотных аккумуляторов автомобиля, мы лишь представили вариант сборки, а где применить — ваша фантазия. Оставайтесь с нами, станьте подписчиком нашей группы ВК и будьте в курсе о новых обновлениях.

Плата в формате Sprint-layout

С уважением — АКА КАСЬЯН

< Назад
Вперёд >

vip-cxema.org

750 ваттный, каскадный регулируемый импульсный источник питания из трёх АТХ/АТ блоков питания по 300W

«Один импульсный блок питания хорошо, а три — трижды хорошо!

Уважаемый РадиоКот! От всей души поздравляю Тебя с Днем Рождения, ведь ШЕСТЬ лет, это уже очень серьезный и умный Кот! Всего Тебе самого лучшего, много, удачи и активного развития! Так же огромное СПАСИБО за Ваш сайт, за Ваш труд, благодаря которому мы все набираемся знаний и опыта! А в подарок небольшое, красочное повествование.

Здравствуйте уважаемые читатели! Сегодня наше путешествие в мир электроники пройдет под знаменем русской поговорки «ВМЕСТЕ МЫ СИЛА!», где под «МЫ», имеются в виду блоки АТАТХ. Очень часто владельцы источников питания АТХ/АТ задают вопрос о возможности параллельного или последовательного включения блоков. Такая возможность присутствует во всех АТХ/АТ блоков питания после небольшой и полностью беззатратной переделки. Но, конечно, необходимо соблюдать некоторые правила соединения двух и более источников питания. При параллельном подключении источников необходимо, чтобы все источники были с одинаковым номиналом выходного напряжения (например, 10В/50А и 10В/50А, на выходе будет 10В/100А). При последовательном подключении источников, необходимо, чтобы все источники были с одинаковым номиналом выходного тока (например, 10В/50А и 15В/50А, на выходе будет 25В/50А). Подключение источников с разными номиналами может привести к перекосу распределения мощности между блоками и, как следствие, возможной перегрузке какого либо из блоков.

Я поведаю Вам о том, как же преодолеть барьер высоких мощностей (достаточных для радиоКота), совершенно простыми и подручными средствами. Каждый наверняка сталкивался с необходимостью в мощном регулируемом источнике питания. Кому то приносили мощные автомобильные усилители с током потребления в 50 ампер по питанию 12в, разные UPSы, да и прочую технику. Ну, а может кто-то из Вас хотел заняться гальваникой? А может Вы просто хотели зимой завести авто от розетки? Во всех этих случаях Вам, конечно же не хватало мощного источника питания. А ведь такой мощный блок просто так на коленке быстро не собрать, и на это нужно много времени и сил. Так давайте же вместе развеем этот миф, и соберем такой мощный блок, на все случаи жизни, всего за…… два вечера, придя после работы домой! «Не может быть!» невольно возразите Вы, а как же необходимые детали, трансформаторы, ферриты, мосты, и прочее, прочее….. А зачем нам это все? Нам достаточно заглянуть каждому в свою кладовку (или под рабочий стол) и там все необходимое у каждого радиоКота уже есть и, так сказать, давно там пылится!!! Заглянули? И что мы там видим? Ха! Совершенно верно – компьютерный блок питания! Да и не один! Ну и на кой они Вам? Так и будут дальше валяться? Конечно нет! Мы с вами соорудим мощный блок питания для всех случаев жизни радиоКота. Это и зарядка, и пусковое, и лабораторный блок питания, и источник для гальваники и т.д. и т.п. Каскадное соединение источников питания — просто необходимость. Давно уже просматривается тенденция в получении больших мощностей с помощью большого числа блоков, меньшей мощности и работающих совместно на одну нагрузку.

Все необходимые детали у нас для этого уже есть. Нам надо всего 3 одинаковых АТ или АТХ блока питания. Помянем добрым словом жителей Китая, за то, что они большую часть работы уже сделали за нас. Будем собирать блок питания с такими параметрами:

Напряжение входное…………………………………………………….~170в – 240в

Напряжение выходное регулируемое………………………… от 6в до 18в

Мощность максимальная……………………………………………….750W

Ток выходной регулируемый…………………………………………от 6 ампер до 50 ампер

Вес ……………………………………………………………………………………3 кг.

Возможность наращивания мощности……………………………ЕСТЬ.

Я, надеюсь, Вам понравились показатели Вашего будущего блока питания? Ну а если мало этого, то я в конце путешествия расскажу Вам как их еще поднять до 1500W, или до 3000W, ведь вы поговорку еще не забыли? Выглядит «трио-блок» примерно так:

Рис1.

Рис1а.

Рис2.

Тогда начнем! Особо в схемотехнику АТ, АТХ блоков питания вдаваться не будем, так как её знает любой радиоКот уже на столько, что разбуди его ночью и спроси «Как?», все расскажет как, куда и зачем. Все еще помнят, чему нас учили в школе, на уроках физики? Там были уроки про элементы питания, которые можно собирать в батареи как угодно, хочешь последовательно, хочешь параллельно, хочешь параллельно – последовательно. Ну так вот, мы и продолжим наш урок, только вместо элементов у нас будут — компьютерные источники питания. Это наши такие своеобразные «кирпичики» для построения каскадного мощного блока питания. Ведь все же знают, что если Вы соедините последовательно например, три блока или аккумулятора по 5В и каждый из которых может отдать ток 50А (например), то ток 50А от получившихся 15В мы получим, но ни как не 150А, как ни старайтесь (полный закон Ома). Примерно так же и в нашем случае. Б_о_льший ток мы получим при параллельном соединении БП (при том же напряжении 5В в примере с аккумуляторами). При последовательном соединении аккумуляторов, главное требование — одинаковость их характеристик. Компьютерный блок тоже самое. Но собираемые в каскады блоки питания должны быть одинаковыми. Ведь в разных блоках могут стоять разные диодные сборки, разные дросселя групповой стабилизации и конденсаторы. Может, даже, в одном блоке стоят дополнительные дроссели по питанию, а в другом — нет. Частоты блоков и текущие длительности импульсов ШИМ, так же, могут отличаться. Всё это определяет выходное сопротивление каждого блока. Если эти сопротивления окажутся сильно разными, то на предельных токах нельзя будет получить равного распределения выходной мощности между блоками. Значит, один блок будет выдавать большее напряжение, чем другой. Перекос мощности, конечно же, скажется на надёжности работы. Но насколько опасен, такой перекос, сказать трудно, так как слишком от многих факторов он зависит. Поэтому все же приведем наши блоки к одному общему знаменателю (лучше сразу взять три одинаковых).

Мы будем соединять блоки питания последовательно, а не параллельно, исходя из экономических соображений и простоты реализации. Диоды шоттки низковольтные на 40 вольт и на 30 ампер легче найти (их с блоков можно набрать целую ладонь) и их можно соединить параллельно, тем самым получить диод 40 вольт 60 ампер. Это означает, теоретически, такое соединение диодов в двухтактном режиме может обеспечить протекание тока в 60 ампер. Падение на 6 диодах шоттки меньше при последовательном соединении блоков, чем на 6 диодах ультрафаст при параллельном соединении блоков питания (а они тогда нужны уже не менее 200 вольт, плюс желателен подбор по одинаковым параметрам).

Давайте рассмотрим структурную схему из которой нам всё сразу станет ясно:

Рис3.

Все линии одной расцветки имеют одноименное назначение. Например, линия красно-синяя с дежурного блока питания 20-25в — означает, что это питание заводится во все функциональные блоки от данного блока питания. Три кирпичика А, В, С каждый дают напряжение от 2 до 6 вольт и ток от 6 до 50 ампер. Но, надо учитывать максимально допустимую мощность, если выставили 18 вольт, то даем максимальный ток только 40А, ну а если 12 вольт, то можно брать ток в нагрузку и все 50А.

План действий по разбору схемы будет таким: Сначала читаете, вникаете. Разбираем каждый функциональный блок отдельно. Осциллограммы, наладка, проверка каждого блока. Потом я приведу полную принципиальную схему, в которой нам станет все понятно. И, только потом начнем по пунктам собирать и отлаживать «трио-блок». Поехали!

Схема контроля тока и напряжения может быть совершенно любой, главное, что бы хорошо работала, а «нагуглить» в интернете можно много самых разных вариаций. Данная схема взята из форума радиокота, из-за того, что имеет самую простую реализацию, очень удобную настройку и хорошо себя зарекомендовала в работе. В данной схеме «токовый» усилитель включен в диагональ измерительного моста образованного резисторами R11,R12 и R1,R2,R3,R4,R5,шунт. Шунт является источником напряжения, вызывающего разбаланс измерительного моста. На первом этапе построения блока нам надо получить соответствие напряжения и осциллограмм на выводах микросхемы.

Рис4. Схема.

Начальная наладка данного узла сводится к следующим шагам:

установке на выводе 2, 15 половины опорного напряжения = 2,5 вольт с помощью R11, R12.
установке на выводе 16 половины опорного напряжения = 2,49 вольт. Резисторы R1,R2 установить в положение максимального сопротивления. Резистором R4 выставить такое положение, когда TL494 только начинает давать коротенькие импульсы, и так пока оставить.
Подогнать с помощью R7, R9 и R10 диапазон регулировки напряжения от 6 до 18 вольт. Для этого подключим временно сопротивление R18 1к и будем подавать напряжение от 6 в до 18 вгоняя в заданный диапазон. Ориентиром будет появление или пропадание импульсов с выхода 494 с выводов 8 или 11. После примерной калибровки так пока оставить.
Установка дополнительного мертвого времени. Данный пункт необходим для дополнительного повышения надёжности блока, полностью исключая возможные пробои силовых ключей из-за сквозного тока. Для лучшей наглядности нужно установить временное соединение выводов 8 и 11 перемычкой. Далее настроим минимально допустимую ширину импульсов (дед-тайм) с помощью R14. Выставляем около 2 -4 мкс (см. рисунок 6).

Когда подключим силовой каскад блока питания С, то все настройки продолжим и отполируем.

Теперь подключив только 20 вольт, и не подключая силу и распределитель, посмотрим осциллограммы. Осциллограммы с выходом ни куда не нагруженным (в воздухе), поэтому напряжение импульса будет в размахе 20 вольт. Здесь показано какую ширину смотреть, для отсчета 2 — 4 мкс. Можно было оставить как и было — 2 мкс, но для подстраховки лучше увеличить мертвое времени до 4 мкс, хуже от этого точно не будет. Это лишний раз убережет выходные транзисторы от сквозного тока, если они вдруг окажутся ну слишком медленными.

Все резисторы которые нужно настраивать обведены в пунктирный красный кружок.

Рис6.

Теперь снимаем временную перемычку, чтобы не забыть.

Схема распределителя импульсов представляет собой несколько изменённый простейший двухтактный эмиттерный повторитель. В каждый добавлена форсирующая цепь и ограничительный резистор в цепи коллектора обратного транзистора. Таких повторителей всего шесть, по два на каждый блок питания.

Рис7.

Плата в стадии сборки:

Рис8.

Рис9.

Рис10.

Настройка распределителя не требуется, и если всё собрано из исправных деталей, то начинает работать сразу. Формы сигналов приведены ниже.

Рис11.

Для лучшей наглядности и понимания что же происходит на выходе и как управляется силовой выходной каскад, лучше проводить наблюдения двух лучевым осциллографом. Но можно и с одним лучом. Для наблюдения можно временно добавить резистор на 470 ом между 8 и 11 выводом 494. Тогда мы увидим такую картину (смотрим рисунок, там пояснения), за одно можно еще раз проверить мертвое время.

Рис12

Теперь проверим работу форсирующей цепи, которая ускоряет переключение транзисторов. Для этого станем осциллографом в точку соединения двух баз КТ315 и КТ361, и наблюдаем на спаде импульса не большое отрицательное напряжение. Если оно есть, то цепь исправна.

Рис13. проверка работы форсирующей RC цепи:

Рис14.

Схема стандартна, и её каждый знает, поэтому описывать нет смысла. Сразу переходим к безопасным испытаниям силовой части блока, так мы можем смело все облазить и обмерять. Для этого понадобится соединить сетевой вход блока с 20В, которые мы используем для питания ШИМ 494 и распределителя. Полярность не важна, т.к. там на входе есть мост. Подключаем 20 вольт. На выходе диодного моста должно быть напряжение 18-19В. Соответственно на каждом электролите высокого напряжения будет примерно по 9В. Между эмиттером и коллектором каждого силового транзистора также должно быть 9В. Теперь перемычкой замыкаем (припаиваем) выход 2-6в накоротко. Делаем это для того, что бы в полной мере заработал согласующий трансформатор. Осциллограммы на коллекторе, или базе силового транзистора измерять относительно его эмиттера. Напряжение будет меняться от 0 до 19В если на коллекторе, и в пределах 4 вольт если на базе). При этом процесс перехода напряжения на коллекторе от низкого уровня к высокому должен быть как можно круче, почти мгновенным. Если переходной процесс происходит плавно (присутствует небольшой наклон), то скорее всего уже через несколько минут радиатор силовых транзисторов очень сильно нагреется. (при нормальной работе — радиатор должен быть холодный)

Рис15.

Для лучшего закрывания и надежного удержания одного силового транзистора в закрытом состоянии, на время коммутации второго силового транзистора напряжение на базе должно быть отрицательным, если транзистор закрыт, и положительным, если открыт (см. рис15). Желательно маленькие электролиты в базовых цепях заменить на новые или на неэлектролитические (пленочные например). На этом предварительную проверку силового блока можно завершить.

Рис16.

Блок шим и распределитель импульсов питается от двухполупериодного выпрямителя, а вентиляторы от однополупериодного, для снижения на них напряжения. Стрелкой показано течение тока для питания вентиляторов.

Вот и всё, все блоки по отдельности рассмотрели. Далее привожу всю схему целиком и начнем сборку и наладку. Схема довольно большая, формат А0, поэтому её лучше скачать отдельно и посмотреть в любой программе просмотра изображений, а не в браузере:

Рис 17.

Общая подготовка к запуску старых АТ и АТХ БП о которых не известно — сколько они проработали и как долго и в каких условиях после этого хранились. После внешнего осмотра и разборки промывем и сушим плату. Затем выпаиваем все электролиты: по питанию TL494, в цепи плавного пуска меняем на новые. В базовых цепях ключей – меняем на новые обязательно или лучше на керамику того же номинала. Затем формуем фильтрующие электролиты — 220-680 мкф на 200-250в. Для этого соединяем параллельно и через диодный мост и лампочку 220в 15 — 25 Вт подключаем к латру. Напряжение повышаем постепенно по 20 — 30 в каждые полчаса, контролируя при этом ток утечки по падению напряжения на лампе. Весь процесс довольно длительный и занимает 3-5 часов. Этот процесс необходим высоковольтным электролитам после долгого хранения. Если утечек нет — измеряем ёмкость, и если нормально впаиваем в плату, если нет то меняем на новые. Если возиться не хочется, то просто сразу меняем на новые, только проверить на емкость.

Для переделки брались три блока фирмы CODEGEN 300, как самые распространенные. Из трех одинаковых берем два блока. Эти два блока приводим в соответствие со схемой функционального блока силовой части. Выпаиваем 494, и все транзисторы мелкие, кроме предвыходных…. Вообще идем по схеме. Для дросселя используем обмотки канала 5 вольт, (они там в два провода намотаны). Диоды SBL3040 ставим два в параллель. Тот, который там стоял, так и оставляем, и ставим туда еще один. Желательно диоды брать одной фирмы. В блоках CODEGEN 300 они уже стояли в канале 3,3 вольта, и я их просто перекинул перемычками на 5 вольтовую обмотку силового трансформатора. Обмотка с канала 12 вольт силового трансформатора не используется.

Должно получиться примерно как на фото. Это блоки А и В.

Рис18.

В третьем блоке силу делаем одинаково, как и все предыдущие, но не выпаиваем 494 с обвязкой, а также если исправна дежурка, то можно использовать родную (я использовал родную), а так все согласно схеме. Допаиваем нужные резисторы, переменные резисторы, шунт. Шунт берем три толстых кусочка манганина длинной 3 см диаметром 1 -3 мм. Удельное сопротивление 0.548 ом на метр длины. Сопротивление не важно, там будет около 0,006-0,01ома. Впаиваем их паралелльно торчком в плату, где выходили черные провода минуса, а ко второму концу припаиваем переменный резистор одним крайним выводом и бегунком. Этот же конец шунта в воздухе и будет минусовым выходом. По порядку все делаем по схеме, кроме одного: пока не перерезайте дорожки идущие от 8 и 11 вывода к 945 транзисторам. (это потом сделаем, когда все настроим и будем добавлять распределитель и драйверы).

Фото третьего блока С:

Рис19.

Когда все сделали, включаем в сеть через одну лампочку 100W и продолжаем настройку. Убеждаемся что на 2 выводе 2,5 вольт. Проверяем напряжение на выходе, и настраиваем с помощью R8 и R10 (все позиционные обозначения смотрим по полной схеме) диапазон регулировки напряжения от 6 до 18 вольт. Когда это сделали, включаем в сеть через три — четыре лампочки 100W параллельно (на всякий случай) и продолжаем настройку. Резисторы R1, R3 установить в положение максимального сопротивления. R7- в среднее положение. Подключить амперметр на выход напрямую. Резистором R1 выставить минимальный ток 6А. Переведя R2 в положение минимального сопротивления — подстройкой R7 выставить максимальный ток равный 50 ампер (для этого нужно заблаговременно сделать такой амперметр). Переведя R2 в положение макс. сопротивления проверить мин. ток (6А). После настройки подстроечные сопротивления R7, R1 лучше заменить на постоянные. Далее подключить через амперметр нагрузку 0,1 – 0,3 ома, и по сети убрать лампы, и повторить проверку диапазонов регулирования тока.

В итоге получится один ведущий блок на напряжение от 3 до 6 вольт и ток от 6 до 50 ампер, который будет управлять оставшимися двумя ведомыми. Теперь разрезаем дорожки идущие от 8 и 11 вывода к 945 транзисторам, при этом резисторы которые идут на +20в с этих выводов должны остаться с микросхемой, для подтяжки коллекторов в микросхеме к плюсу. Теперь подключаем распределитель импульсов согласно схеме. Он будет находиться в третьем блоке, над основной платой дорожками вверх для удобства пайки проводов. Входы верхний ключ и нижний подключаем к 494, а выхода распределяем по блокам каждому по паре — верхний ключ и нижний. Для этого берем обычный двойной провод с сечением 0,2 мм^2. Далее на каждый блок заводим питание 20 вольт (на третьем оно уже заведено с дежурки), тоже используем обычный двойной провод с сечением 0,2 мм^2. Далее заводим каждому блоку корпус. У каждой платы блока разрезаем дорожки, идущие на сам металлический корпус под болты. Отключать минус выходных напряжений от металлического корпуса блока необходимо и это обязательно. Это для того, что бы не было связи мимо шунта, при случайном коротыше на металлический корпус. Все Y конденсаторы со всех блоков питания соединяем с общим корпусом. Подаем от третьего блока каждому следующему 220 вольт внешней гибкой перемычкой в двойной изоляции (например, проводом ПВС).

Теперь включаем «трио – блок» в сеть 220в через лампу 100W. Проверяем напряжение на выходе каждого блока, что бы оно было примерно одинаковым. Например, выставили 6 вольт, то и на каждом должно быть примерно по 6 вольт. Выключаем. Теперь соединяем выхода каждого блока согласно схеме – последовательно. Для соединения берем выходные провода, которые отпаяли от блоков перед переделкой. Для этого надо скрутить по 10 — 15 проводов вместе на один провод. Я скручивал только по семь в один и они ощутимо греются, поэтому лучше брать больше. Включаем. Меряем напряжение на выходе трех последовательно соединенных блоках питания. Оно должно быть в три раза больше чем на одном. Выключаем. Резистором R2 выставить минимальный ток, переведя его в положение макс. сопротивления. Подключить амперметр на выход напрямую. Включаем. Ток должен быть 6А. Далее увеличиваем ток до 12А, медленно вращая переменный резистор. Выключаем. Проверяем радиаторы на предмет перегрева, и если все нормально, то продолжаем дальше. Подключаем вентиляторы, для обдува каждого блока питания. Включаем в сеть через три – четыре лампочки 100W параллельно (ну на всякий случай) и продолжаем проверку. Далее увеличиваем ток до 30А, медленно вращая переменный резистор. Выключаем. Проверяем радиаторы на предмет перегрева, и если все нормально, то продолжаем дальше. Включаем в сеть напрямую и продолжаем проверку. Далее очень – очень плавно увеличиваем ток до 50А, медленно вращая переменный резистор. Выключаем. Проверяем радиаторы на предмет перегрева, и если все нормально, то продолжаем дальше. Подключаем нагрузку 0,2 ома. (много нихромовых коротких проволок параллельно с обдувом вентиляторами). Включаем в сеть напрямую и продолжаем проверку. Плавно увеличиваем ток с 6А до 30А, медленно вращая переменный резистор (вентиляторы при этом обдувают блоки). Держим 1 минуту. Выключаем. Проверяем радиаторы на предмет перегрева, и если все нормально, то продолжаем дальше. Плавно увеличиваем ток с 30А до 50А, медленно вращая переменный резистор (вентиляторы при этом обдувают блоки – это обязательно!). Держим 1 минуту. Выключаем. Проверяем радиаторы на предмет перегрева, и если все нормально (примерно градусов 40 – 50), то настройка завершена.

По корпусу: нужно повернуть перегородки спереди и сзади поперек корпуса, для лучшего движения потока воздуха. Далее собираем всё в корпус, и проверяем температурный режим в корпусе (температура будет выше примерно градусов 10-20, чем в разобранном виде на столе), включив сначала на 1 минуту, потом на 10, потом на час.

Контролировать напряжение (заводить ОС по напряжению) надёжней на третьем блоке (блок С). Тогда в случае выхода из строя одного блока, ширина управляющих импульсов не изменится, и не будет стремиться к максимуму для компенсации провала напряжения на треть. Но тогда стабилизация напряжения немного хуже чем, если контролировать выходное напряжения со всех блоков питания сразу (на схеме показано пунктирной линией).

Общий вид блока со снятой крышкой с блока В и С:

Рис20.

На фото видно как разогнуть щели продувки для лучшего охлаждения.

Рис21.

Компоновка платы распределителя в блоке С. Видны на фото также диоды SBL3040 в паре, а также родная рабочая дежурка, которая использовалась для питания +20в и для вентиляторов +12в.

Рис22.

Фото блока в работе на нагрузку, как видно в запасе еще около 20 ампер.

Рис23.

Ампервольметр использовался со статьи «моддинг блока питания», только переделан на измерение до 99,9 А и 99,9 В.

А это домашняя нагрузка:

Рис24.

Теперь, как и обещал, расскажу как можно увеличить мощность, ток, напряжение простыми средствами. Наши «кирпичики» (блоки питания) можно наращивать в столбик, для повышения напряжения до безграничного количества (теоретически, но в принципе можно соединить 20 штук). Если нужен больший ток, тогда соединяем параллельно. Можно и параллельно – последовательно.

Вот пример построения мощного блока от 12 до 36 вольт:

Рис25.

Просто добавили еще шесть повторителей в распределитель, и добавили еще блоков типа А и В три штуки.

Можно соединять параллельно:

Рис26.

Можно нарастить мощности:

Рис27.

Можно применить и смешанное соединение:

Рис28.

Скажу, что по данной методике можно переделать БП АТ/АТХ и на другие заданные параметры, этот я делал для использования в качестве лабораторного мощного источника питания и для гальваники. Сейчас думаю поставить такой двойной трио блок для запуска зимой автомобиля, а то ведь и зима может неожиданно нагрянуть…..

Вот и подошло к концу наше интересное путешествие, и у Вас на столе надеюсь, появился уже мощный каскадный блок из АТ/АТХ, который монотонно жужжит своими тремя черными вентиляторами, питая Ваш мощный автоусилитель с сабвуферами.

До встречи на форуме.

За сим я откланяюсь, и пойду паяльник греть, для следующего путешествия в увлекательнейший безграничный мир электроники.

В приложенных файлах — печатные платы в Sprint-Layout 5.0, картинки, схемы в Splan7.0, даташиты на 494.

Файлы:
Даташиты
плата
архив картинок
схемы спл

Все вопросы в Форум.

www.radiokot.ru

cxema.org — Мощный импульсный блок питания 12В 40А

Такое устройство недавно заказали из местного магазина. Устройство предназначено для запитки стенда сразу с 30- ю автомобильными магнитолами. Ясное дело, если прикинуть, то одна магнитола будет потреблять порядка 1 Ампер тока, это просто если она включена, но если запустить на полную громкость, то потребление одной магнитолы будет в районе 7-8 Ампер. 30 магнитол по 1 А это уже 30 Ампер, а при напряжении 12 Вольт мощность блока питания должна быть не менее 350-400 ватт. Поскольку финансы были ограничены, то собрать такое дело с сетевым трансформатором на 400 ватт крайне не выгодно, вот и решил замутить импульсную схему. Одна из самых простых вариантов построена на высоковольтном полумостовом драйвере IR2153, не смотря на простоту сборки, такой блок питания может обеспечить заданную мощность.

Затраты на компоненты не превосходят 10$, при этом блок получился минимальных размеров.
На входе питания построен сетевой фильтр, предохранитель. Термистор сохраняет полевики от бросков напряжения во время подачи питания. Диодный мост построен на 4-х выпрямителях 1N5408, это 3-х Амперный диод с обратным напряжением 1000 Вольт. Конденсаторы 200В 470мкФ — сняты от компьютерного блока питания. Заменой емкости можно поднять или снизить мощность блока питания в целом. Не смотря на то, что нагружал блок питания почти до максимума, но ключи были полностью холодными за 3 минуты работы. Сами ключи через изоляции укреплены на общий теплоотвод небольших размеров. Отдув осуществляется кулером, который питает отдельный бп на 3 ватта, такой блок был снят из светодиодного светильника. Такое решение обусловлено тем, что в случае запитки кулера от общей шины 12 Вольт, может образоваться фон, а это в свою очередь приводит к искажениям, если к блоку подключена автомагнитола.
Трансформатор пришлось мотать с нуля.

Сердечник был взят из компьютерного блока питания. Все промышленные обмотки нужно убрать и мотать свою. Сетевая обмотка состоит из 40 витков провода 0,8мм. Вторичная обмотка намотана шиной из 7жил провода 0,8 мм, обмотка состоит из 2х3 витков. На выходе стоит сдвоенный диод шоттки 2х30А, теплоотводом для него служит корпус блока питания, а сам корпус был взят из компового БП.

Ограничительный резистор для запитки микросхемы нужен мощный (2 ватт) в процессе работы он может немножко перегреваться, номинал может отклониться в ту или иную сторону на 10%.
В итоге получился очень мощный блок питания, который уже неделю питает стенд с автомагнитолами, работает 12 часов в сутки без перерывов.

С уважением — АКА КАСЬЯН

< Назад
Вперёд >

vip-cxema.org

Как сделать блок питания, выбор схемы. — Радиомастер инфо

Как известно, блок питания едва ли не самое распространенное электронное устройство. Простой блок питания сделать под силу даже начинающим. Но какую схему выбрать? Их столько, что многие теряются. В данной статье коротко рассказано об основных четырех типах схем и даны рекомендации их использования.

Перед тем, ка вы решили изготовить или подобрать готовый блок питания необходимо ответить на следующие вопросы:

Какое напряжение должен выдавать блок питания? Это можно определить по характеристикам того устройства, которое будет подключаться к блоку питания.
Какой ток должен обеспечивать блок питания? Это так же указано на устройстве, которое будет подключено. Если указана потребляемая мощность, то ток можно определить, разделив мощность на напряжение.

Учитывая сказанное, перейдем к рассмотрению основных типов схем.

Бестрансформаторный блок питания с гасящим конденсатором.

Применяется при небольших токах, десятки миллиампер, редко сотни миллиампер. На практике используется для зарядки аккумуляторов небольших фонарей, питания светодиодов и т.д. Схема такого блока питания:

Величина емкости С1 при активной нагрузке определяется по формуле:

С1 – емкость, Ф

Iэфф – эффективное значение тока нагрузки, А

Uc — напряжение сети, В

Uн – напряжение на нагрузке, В

f -частота сети, 50 Гц

π — число 3,14

Если нагрузка не всегда подключена, или ее ток меняется, то схема должна содержать стабилитрон, который не позволит напряжению на конденсаторе С2 и нагрузке превысить допустимое значение:

Величина емкости С1 рассчитывается с учетом максимального тока стабилитрона и тока нагрузки.

В этой формуле: 3,5 — коэффициент, Iстmin — минимальный ток стабилитрона, Iнmax — ток нагрузки максимальный, Ucmin — напряжение сети минимальное, Uвых — напряжение выхода блока питания.

Тип емкости С1 К73-17 или подобные, рабочее напряжение не ниже 400 В. Можно С1 зашунтировать резистором несколько сотен кОм, для разряда конденсатора в выключенном состоянии.

Подробнее о расчетах таких схем рассказано в журнале Радио №5 за 1997 год (стр. 48-50).

Понятно, что при отключенной нагрузке блок питания будет потреблять мощность на работу стабилитрона, соизмеримую с мощностью нагрузки. КПД поэтому низкий. Это одна из причин использования таких схем только для малых токов. Работая с такими блоками питания важно помнить, что их детали имеют гальваническую связь с сетью и опасность поражения током велика.

Второй тип схем, трансформаторные блоки питания. Вот основная схема.

По такой схеме можно делать блоки питания практически на любые напряжения и токи. На практике они представлены от маломощных, например, блок питания антенного усилителя собранный в сетевой вилке, до сварочника, вес которого десятки килограмм.

Приблизительный расчет трансформатора можно посмотреть здесь, более подробный и точный здесь.

Если токи нагрузки большие, емкость фильтра С1 нужна большая, тысячи микрофарад. В этом случае после диодного моста нужно ставить сопротивление, несколько Ом, чтобы в момент включения, когда С1 разряжен, бросок зарядного тока не вывел из строя диодный мост.

Если токи несколько ампер, то на диодах будет рассеиваться большая мощность. Для ее снижения применяют диоды Шоттки, на них падает меньшее напряжение (до 0,5 В), в отличие от кремниевых диодов на которых при больших токах может падать больше 1 В.

Чтобы еще снизить потери, применяют двухполупериодный выпрямитель с двумя диодами и двумя обмотками. Вот его схема:

В данном случае вторичных обмотки две. Они соединены последовательно. Мотаются проводом в половину тоньше, чем для схемы с четырьмя диодами. Так, что количество меди то же самое. Потери ниже вдвое, так как диода два. Допустим на каждом падает 1 В, при токе 10 А, это мощность потерь 10 Вт на каждом диоде. Если диода два вместо четырех, в тепло идет не 40 Вт, а 20. Польза очевидна.

Вышеприведенные схемы имеют существенный недостаток. Напряжение на выходе меняется при изменении напряжения сети. Как известно, допустимые изменения напряжения сети ±5%, от 220 В это составит (209-231) В, предельные изменения ±10%, (198-242) В. В процентном отношении так же будет изменяться и выходное напряжение.

Для устранения этого недостатка применяют стабилизаторы, от простейших на стабилитроне, иногда с транзистором, до стабилизаторов на микросхемах.

Например:

Здесь 7812 (LM7812 или аналог) распространенная микросхема стабилизатор на 12 В. Основные правила применения таких микросхем:

— напряжение на входе от 14 В до 35 В, (при минимальном напряжении сети не менее 14 В при максимальном не более 35 В)

— максимальный ток, при длительной работе 1,5 А

— мощность, рассеиваемая без теплоотвода 1,5 Вт, с теплоотводом до 15 Вт (в некоторых справочниках пишут даже 9 Вт).

Главная ошибка, которую допускают при применении таких микросхем заключается в том, что в основном смотрят на ток и забывают про мощность. Например, от микросхемы хотят запитать нагрузку на напряжение 12 В потребляющую ток 1 А. Кажется, что это можно сделать без проблем, ведь максимальный ток этой микросхемы 1,5 А.

Но, допустим, в сети максимальное напряжение 242 В и на входе микросхемы 35 В. Эта микросхема компенсационного типа, т.е. все лишнее напряжение 35 – 12 = 23 В упадет на микросхеме. При этом мощность, которая будет рассеиваться на микросхеме будет равна 23В х 1А= 23Вт. А допустимая мощность, с радиатором, всего 15 Вт. Микросхема перегреется и сгорит. Для такого случая ее допустимый ток 15 Вт : 23 В = 0,65 А, и это с радиатором.

Импульсные стабилизаторы в трансформаторных блоках питания.

Эти стабилизаторы имеют значительно меньшие потери, чем выше рассмотренные. В них регулирующий элемент работает в ключевом режиме. У него два состояния полностью открыт или полностью закрыт. Падение напряжения на нем при этом минимально и рассеиваемая мощность также. Величина выходного напряжения пропорциональна длительности выходных импульсов.

Uвых = tоткр/T × Uвх

Где:

Uвых — напряжение на выходе стабилизатора

tоткр – время открытого состояния ключа

Т — период импульсов

Uвх – входное напряжение стабилизатора

Схема, поясняющая принцип работы:

Как видим, здесь присутствует индуктивность L, в которой накапливается энергия и импульсный диод VD. Именно с помощью этих двух элементов, ну и конечно конденсатора С, установленного за индуктивностью, импульсы после ключа VT превращаются в постоянное напряжение.

Пример такой схемы на транзисторах:

И на микросхеме:

Импульсные блоки питания.

Это самые эффективные и малогабаритные блоки. У них нет большого понижающего трансформатора, даже при больших токах и мощностях. Пример наиболее мощного импульсного блока питания — сварочный инвертор, который при сварочных токах 250 А весит всего несколько килограмм.

Принцип работы.

Напряжение сети 220 В поступает на диодный мост и затем на фильтр (конденсатор). Напряжение приобретает значение 310 В (при напряжении сети 220 В). Это напряжение питает выходной трансформаторный каскад и генератор. Вся схема работает на частотах до 100 кГц и даже выше. На таких частотах трансформаторы делают из феррита и их габариты в десятки раз меньше, чем у трансформаторов, работающих на частоте сети 50 Гц. Как правило, сама схема импульсного блока питания является стабилизатором и напряжение на выходе не зависит от изменения напряжения сети. Современные импульсные блоки питания, как правило работают при изменении напряжения сети от 110 В до 240 В.

Пример схемы импульсного блока питания, поясняющий принцип работы, на наиболее распространенной микросхеме UC3842.

Напряжение сети 220В через плату фильтра (ППФ) поступает на сетевой выпрямитель (СВ), конденсатор фильтра (Сф) и через обмотку трансформатора на ключ VT. Через сопротивление R3 уменьшенное напряжение поступает на вывод 7 для запуска микросхемы. После начала работы на вывод 7 дополнительно, через диод VD1, с обмотки трансформатора поступает питание в установившемся режиме.

Внутри микросхемы мы видим генератор (ГЕН), ШИМ (широтно-импульсный модулятор) для управления мощным ключом, выполненном на полевом транзисторе VT. На вывод 3 поступает сигнал обратной связи.

Практическая схема импульсного блока питания на микросхеме UC3842:

Пример изготовления схемы блока питания для ноутбука можно посмотреть здесь.

Есть микросхемы импульсных блоков питания, совмещенные с мощным выходным ключом. Но их принцип работы аналогичен рассмотренному.

Вывод.

Если нужны токи десятки миллиампер блок питания можно сделать по схеме первого типа.

Дешевый блок питания, габариты которого не так важны можно собрать по схеме второго типа. Компенсационные стабилизаторы целесообразно применять на токах до 1 А.

Так же недорогой блок питания, даже со стабилизатором выходного напряжения, на токи до 3 А можно собрать по схеме третьего типа.

Ну а если нужен малогабаритный блок питания, с защитой от перегрузок, на токи больше 3 А, с малым уровнем пульсаций, устойчивый к изменениям напряжения сети — конечно нужно собирать по схеме четвертого типа.

Материал статьи продублирован на видео:

radiomasterinfo.org.ua

Схема мощного блока питания – Мощный блок питания. — Блоки питания — Источники питания