Простой мощный импульсный блок питания на TL494 — Меандр — занимательная электроника

Основные требования, предъявленные к источникам питания:

1. Пределы регулировки постоянного выходного напряжения – 0…25 вольт;

2. Максимальный ток нагрузки – 10 А;

3. Напряжение пульсаций на нагрузке током 10 А – не более 0,2 вольта;

4. Нестабильность выходного напряжения при нестабильности напряжения в сети 20% — не более 0,3%;

5. Порог срабатывания защиты по току – от 6 А и выше (устанавливается по желанию).

Эти требования довольно высоки и очень мало вариантов получения таких характеристик без значительного усложнения схем.

В результате изучения и переработки схем мощных источников питания была разработана наиболее оптимальная простейшая схема источника стабилизированного напряжения, полностью удовлетворяющая высоким предъявленным требованиям по параметрам.

Для уменьшения количества элементов (упрощения схемы), за основу стабилизатора был взят микросхемный стабилизатор напряжения с плавной регулировкой выходного напряжения – LM317 (его отечественный аналог – КР142ЕН12А). Исполнена микросхема в обычном транзисторном корпусе ТО-220. Возможна замена этой микросхемы на LM350, LM338, LТ1083 (аналог – КР142ЕН22А), LТ1084 (аналог – КР142ЕН22), LТ1085 (аналог – КР142ЕН22Б). Все эти микросхемы обладают хорошей нагрузочной способностью (в зависимости от микросхемы – от 3-х, до 7,5 ампер). Они все имеют собственную защиту от перегрузки по току, но так как предъявлено требование к выходному току в 10 ампер, то эта защита в моей схеме не используется. Кроме того, имеется недостаток – минимальное напряжение, которое микросхема выдаёт – 1,25 вольта, а нам надо – 0 вольт. Для возможности получения выходного напряжения от нуля, радиолюбителями предлагаются схемы с дополнительными источниками отрицательного напряжения смещения, но мы пойдём по другому пути.

Для получения выходного напряжения от 0 вольт и повышения нагрузочной способности до тока более 10 ампер, в представленной мной схеме используются два составных транзистора КТ827А. Суть снижения минимального предела выходного напряжения до нуля состоит в том, что эти самые 1,25 вольта «падают» на базово-эмиттерных переходах транзисторов. О том, что это за падение, я описывал в своей статье Стабилизаторы напряжения, их расчёт. Кроме того, поставив в схему два составных транзистора КТ827А мы «убиваем второго зайца» – значительно увеличиваем нагрузочную способность блока питания, подняв запас по току до 40 ампер, чем повышаем надёжность блока питания. Для выравнивания токов нагрузки между транзисторами в эмиттерных цепях транзисторов используются резисторы R13 и R14. Регулировка выходного напряжения блока питания осуществляется резистором R10.

В основном все «продвинутые» изученные мной схемы в качестве элементов защиты используют либо оптопары, либо электромагнитные реле. Мне это крайне не понятно потому, что оптопары обычно используются для гальванической развязки, а в представленных схемах никакой гальванической развязки и не требовалось. Электромагнитные реле, это довольно медлительный элемент схемы, способный «залипать» и тогда Ваш блок питания всё равно сгорит. Реле – это элемент электрики, а не электроники. Я лично использую электромагнитное реле, в крайнем случае, когда транзисторные и тиристорные схемы не могут заменить реле.

Разработанная мной схема защиты проста и надёжна. Работает она следующим образом:

В качестве элемента, на котором измеряется ток, используется резистор R2 на 0,1 Ом. При токе нагрузки, равном 6 ампер, на нём падает напряжение равное ровно 0,6 вольта (по закону Ома). Если шлиц резистора R4 находится в крайнем правом положении, то это напряжение в 0,6 вольта прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора VT1. Транзистор открывается. Ток, протекающий через открытый транзистор VT1, открывает транзистор VT2, а тот в свою очередь откроет транзистор VT3. Открытый транзистор VT3 закорачивает вывод 1 микросхемы (управления выходным напряжением) на корпус и выходное напряжение стабилизатора падает до нуля. Транзисторы VT1 и VT2 совместно представляют собой схему тиристорного управления, они «самоблокируются» в открытом состоянии двумя токами, протекающими по пути: 1) плюс выпрямителя – эмиттер VT1 – база VT1 – коллектор VT2 – эмиттер VT2 – элементы R7, VD3, R8, R9, транзистор VT3 – минус выпрямителя; 2) плюс выпрямителя – эмиттер VT1 – коллектор VT1 – база VT2 – эмиттер VT2 – элементы R7, VD3, R8, R9, транзистор VT3 – минус выпрямителя. Одновременно загорается светодиод VD3 «Перегрузка». Для отключения защиты, необходимо кратковременно нажать кнопку S2, которая разорвёт цепь протекания первого тока и транзисторы закроются. Если причина срабатывания защиты не устранена (например замыкание выходных клемм), то нажатие кнопки не сбросит защиту. Для уменьшения чувствительности схемы защиты по току, необходимо двигать ползунок резистора R4 из крайнего правого положения влево. Настройка производится экспериментально, путём кратковременного создания соответствующей нагрузки. Я сделал просто: в качестве нагрузки использовал внешний 10-ти амперный Амперметр, подключив его напрямую к выходным клеммам. Повышая выходное напряжение резистором R10 от нуля, я добился срабатывания схемы защиты на выбранном мной уровне (9,5А). Дополнительная защита по первичной обмотке – предохранитель FU1.

Основные схемы питающей аппаратуры

По своей конструкции и принципу работы блоки питания могут быть линейными или импульсными. Самое простое устройство линейного типа создано на основе принципиальной схемы трансформатора, понижающего переменное напряжение до необходимого уровня. После этого осуществляется выпрямление тока с применением диодного моста.

Однако, желаемый результат невозможно получить лишь за счет этих двух операций. Нужно еще и стабилизировать напряжение, возникающее на выходе, поскольку в обычной сети оно как правило нестабильно. Кроме того, напряжение может падать в связи с возрастанием тока в подключенной нагрузке.

Компенсация падения напряжения возможна с помощью трансформатора, рассчитанного на обеспечение дополнительной мощности. В этом случае, даже при наличии большого тока, в нагрузке сохранится необходимое напряжение. Если же ток понижается, то в ней, наоборот, начнет расти напряжение, также требующее компенсации. С этой целью в электрическую цепь дополнительно включается неполезная нагрузка, которая и устраняет избыточное напряжение. Происходит превращение избыточной мощности в тепловую энергию, оказывая негативное влияние на КПД прибора.

Схема ИБП с двойным преобразователем

Частота на выходе зачастую равна частоте электрической цепи.

В данном типе ИБП, инвертор работает постоянно, не взирая на наличие напряжения в сети. При исчезновении напряжения в сети, переключается инвертор в режим работы от аккумулятора.

Переключение происходит гораздо быстрее, нежели в предыдущих моделях. Такой источник имеет (обходную линию), позволяющую запитывать напрямую нагрузку от сети. Данная схема позволяет не прерывать подачу напряжения на нагрузку, при поломке инвертора.

Как выбрать для компьютера?

Перед тем, как выбрать ИБП, который удовлетворит наши потребности, нужно учесть следующие факторы:

1. Вид ИБП.
2. Мощность.
3. Автономное время работы.
4. Длительность переключения на работу от аккумулятора и обратно.
5. Возможность подавления перепадов напряжения.

Зачастую, «бесперебойники» покупаются для компьютеров, поскольку системные блоки, мониторы – являются наиболее уязвимыми устройствами и при отсутствии энергии.

Рекомендуется блок бесперебойного питания держать постоянно включенным в сеть, если же этого не делать, то батарея за малый промежуток времени просто выйдет из строя. Не рекомендуется отключать ИБП от сети при полном отсутствии электрического сигнала. При вновь появившемся электропитании, аккумуляторную батарею нужно снова зарядить.

Вид источника отбирается исходя из характера перебоев:

1. Если частные перебои – наилучшим решением будет выбор интерактивного бесперебойного блока питания. Отличие заключается в быстром срабатывании, то есть молниеносном переключении в режим батареи. Выравнивание напряжения позволяет продлить срок службы батареи и добиться экономии финансовых средств.
2. В случае редких перебоев – применим резервный источник энергии (оффлайновый). Один из самых дешевых видов источника БП. Один из его минусов, это возможное снижение ресурса батареи вследствие частых скачков электроэнергии;
3. Онлайновые (Имеющие двойной преобразователь). Считаются наиболее эффективными устройствами бесперебойного питания. Чаще, такие ИБП применяются для специализированного оборудования (серверов).

Обязательным условием работы блока бесперебойного питания – заземление. Производители снимают с себя всякую ответственность за безопасность работы своих устройств, не имеющие заземления.

↑ Итого

Вот и все можно закрывать крышу. Данное устройство можно использовать как лабораторный блок питания, так и зарядное устройство для аккумуляторов. В последнем случае резистором R10 надо выставить конечное напряжение для заряженного аккумулятора (например 14,2 В для автомобильного кислотного аккумулятора), подключить нагрузку и выставить резистором R4 ток зарядки. В случае зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов резистор R10 можно заменить на постоянный.

В некоторых экземплярах наблюдалось журчание трансформатора, этот эффект удалось устранить подключением конденсатора на 0,1 мкФ с вывода №1 DА1 на корпус (GND) или подключением конденсатора на 10000 мкФ параллельно конденсатору С3.

Универсальный блок стабилизированного питания | NiceTV

В различных источниках – интернете, книжных изданиях встречаются схемы стабилизированных источников питания. Как правило, чем совершеннее (лучше) схема, тем она сложнее. Источники питания стабилизированным напряжением имеющие широкие пределы регулирования выходного напряжения, высокую нагрузочную способность, защиту от превышения тока нагрузки и при этом – низкий коэффициент пульсаций классически состоят из следующих основных элементов:

• понижающий трансформатор;
• выпрямительный мост;
• сглаживающие фильтры;
• схема компенсационного стабилизатора напряжения.

Дополнительно используются:

• контрольные измерительные приборы;
• схема (элементы) защиты от перегрузки.

Мной были изучены различные варианты лабораторных блоков стабилизированного питания, схемы которых публикуют в различных изданиях.

Основные требования, предъявленные к источникам питания:

1. Пределы регулировки постоянного выходного напряжения – 0. ..25 вольт;
2. Максимальный ток нагрузки – 10 А;
3. Напряжение пульсаций на нагрузке током 10 А – не более 0,2 вольта;
4. Нестабильность выходного напряжения при нестабильности напряжения в сети 20% — не более 0,3%;
5. Порог срабатывания защиты по току – от 6 А и выше (устанавливается по желанию).

Эти требования довольно высоки и очень мало вариантов получения таких характеристик без значительного усложнения схем. В результате изучения и переработки схем мощных источников питания была разработана наиболее оптимальная простейшая схема источника стабилизированного напряжения, полностью удовлетворяющая высоким предъявленным требованиям по параметрам.

Для уменьшения количества элементов (упрощения схемы), за основу стабилизатора был взят микросхемный стабилизатор напряжения с плавной регулировкой выходного напряжения – LM317 (его отечественный аналог – КР142ЕН12А). Исполнена микросхема в обычном транзисторном корпусе ТО-220. Возможна замена этой микросхемы на LM350, LM338, LТ1083 (аналог – КР142ЕН22А), LТ1084 (аналог – КР142ЕН22), LТ1085 (аналог – КР142ЕН22Б). Все эти микросхемы обладают хорошей нагрузочной способностью (в зависимости от микросхемы – от 3-х, до 7,5 ампер). Они все имеют собственную защиту от перегрузки по току, но так как предъявлено требование к выходному току в 10 ампер, то эта защита в моей схеме не используется. Кроме того, имеется недостаток – минимальное напряжение, которое микросхема выдаёт – 1,25 вольта, а нам надо – 0 вольт. Для возможности получения выходного напряжения от нуля, радиолюбителями предлагаются схемы с дополнительными источниками отрицательного напряжения смещения, но мы пойдём по другому пути. Для получения выходного напряжения от 0 вольт и повышения нагрузочной способности до тока более 10 ампер, в представленной мной схеме используются два составных транзистора КТ827А. Суть снижения минимального предела выходного напряжения до нуля состоит в том, что эти самые 1,25 вольта «падают» на базово-эмиттерных переходах транзисторов. О том, что это за падение, я описывал в своей статье Стабилизаторы напряжения, их расчёт.

Кроме того, поставив в схему два составных транзистора КТ827А мы «убиваем второго зайца» – значительно увеличиваем нагрузочную способность блока питания, подняв запас по току до 40 ампер, чем повышаем надёжность блока питания. Для выравнивания токов нагрузки между транзисторами в эмиттерных цепях транзисторов используются резисторы R13 и R14. Регулировка выходного напряжения блока питания осуществляется резистором R10.

В основном все «продвинутые» изученные мной схемы в качестве элементов защиты используют либо оптопары, либо электромагнитные реле. Мне это крайне не понятно потому, что оптопары обычно используются для гальванической развязки, а в представленных схемах никакой гальванической развязки и не требовалось. Электромагнитные реле, это довольно медлительный элемент схемы, способный «залипать» и тогда Ваш блок питания всё равно сгорит. Реле – это элемент электрики, а не электроники. Я лично использую электромагнитное реле, в крайнем случае, когда транзисторные и тиристорные схемы не могут заменить реле.

Разработанная мной схема защиты проста и надёжна. Работает она следующим образом: В качестве элемента, на котором измеряется ток, используется резистор R2 на 0,1 Ом. При токе нагрузки, равном 6 ампер, на нём падает напряжение равное ровно 0,6 вольта (по закону Ома). Если шлиц резистора R4 находится в крайнем правом положении, то это напряжение в 0,6 вольта прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора VT1. Транзистор открывается. Ток, протекающий через открытый транзистор VT1, открывает транзистор VT2, а тот в свою очередь откроет транзистор VT3. Открытый транзистор VT3 закорачивает вывод 1 микросхемы (управления выходным напряжением) на корпус и выходное напряжение стабилизатора падает до нуля. Транзисторы VT1 и VT2 совместно представляют собой схему тиристорного управления, они «самоблокируются» в открытом состоянии двумя токами, протекающими по пути: 1) плюс выпрямителя – эмиттер VT1 – база VT1 – коллектор VT2 – эмиттер VT2 – элементы R7, VD3, R8, R9, транзистор VT3 – минус выпрямителя; 2) плюс выпрямителя – эмиттер VT1 – коллектор VT1 – база VT2 – эмиттер VT2 – элементы R7, VD3, R8, R9, транзистор VT3 – минус выпрямителя.

Одновременно загорается светодиод VD3 «Перегрузка». Для отключения защиты, необходимо кратковременно нажать кнопку S2, которая разорвёт цепь протекания первого тока и транзисторы закроются. Если причина срабатывания защиты не устранена (например замыкание выходных клемм), то нажатие кнопки не сбросит защиту. Для уменьшения чувствительности схемы защиты по току, необходимо двигать ползунок резистора R4 из крайнего правого положения влево. Настройка производится экспериментально, путём кратковременного создания соответствующей нагрузки. Я сделал просто: в качестве нагрузки использовал внешний 10-ти амперный Амперметр, подключив его напрямую к выходным клеммам. Повышая выходное напряжение резистором R10 от нуля, я добился срабатывания схемы защиты на выбранном мной уровне (9,5А). Дополнительная защита по первичной обмотке – предохранитель FU1.

Особое внимание следует уделить выбору трансформатора. Он должен быть достаточной мощности. Я использую всё тот же ТПП-320-220-50, который я использовал и в зарядном устройстве, подобрав выходное напряжение на выходе выпрямителя VD1, равным 30 вольтам, путём выбора определённых обмоток. Не смотря на использование мощных транзисторов, при эксплуатации блока питания необходимо помнить, что нагрузочные способности любых блоков питания ограничены суммарной рассеиваемой мощностью выходных транзисторов. В данном случае, это — 250 ватт (по справочнику). Силовые транзисторы будут сильно греться и могут выйти из строя от падения на их переходах отдаваемого трансформатором напряжения. Так, при выходном напряжении 2,5 В и токе нагрузки 9 А, рассеиваемая на транзисторах мощность будет равна (30 – 2,5) * 9 = 247,5 Ватт. Эта работа «на пределе» приведёт к быстрому выходу транзисторов из строя от перегрева. Поэтому транзисторы необходимо установить на радиаторы достаточного размера. Я использовал в качестве радиаторов алюминиевый корпус своего блока, установив транзисторы через слюдяные прокладки. В качестве выпрямителя VD1, как и в зарядном устройстве, я использовал силовой выпрямительный мост типа КЦ419 (импортный аналог – МВ5010), как результат – не нужна изоляция, компактность и запас по току до 25 ампер (МВ5010 – до 16А).

Он также прикручивается непосредственно на корпус. При сборке конструкции обязательно учтите тот факт, что ушко крепления микросхемы соединено с входным выводом микросхемного стабилизатора. Поскольку её выходные токи не превышают 0,2 А, то можете её даже не прикручивать на радиатор, но лучший вариант, если вы прикрутите её через диэлектрическую прокладку на радиатор, на котором стоят выходные транзисторы. Таким образом, Вы сможете использовать тепловую защиту, встроенную в микросхему. Если установить транзисторы и микросхему на отдельный изолированный теплоотвод, то никаких изолирующих прокладок не потребуется. Для контроля тока использован миллиамперметр, резистор R3 подбирают таким, чтобы при подаче напряжения в 1 вольт, было отклонение стрелки прибора на максимум шкалы (на значение = 10). Вольтметр использован заводской, на 25 вольт, без дополнительных добавочных резисторов. Большинство радиоэлементов блока питания размещено на радиоплате размерами 130 х 75 мм, изготовленной из одностороннего фольгированного текстолита.

Размещение элементов приводится на рисунке ниже. Микросхема D1 установлена со стороны печатных проводников, под её ушко просверлено большое отверстие в плате (чтобы можно было прикрутить микросхему к металлическому корпусу винтом).

Правильно собранная конструкция начинает работать сразу. Настройке подлежит только установка уровня срабатывания защиты по току нагрузки. Если не установите, то блок всё равно будет выдавать требуемое Вам напряжение, но без защиты. В крайнем случае – самое правое положение ползунка резистора R4 соответствует защите при токе около 6 Ампер. Обратите внимание, что при включении блока с выставленным на выходе выходным напряжением отличным от нуля, сразу срабатывает защита. Это нормальная работа, связана с тем, что на выходе блока питания стоит конденсатор С5 достаточно большой ёмкости. Для работы блока необходимо нажать кнопку сброса аварии. Впрочем, можете уменьшить номинал конденсатора на целый порядок, но это увеличит чувствительность схемы защиты к резким импульсным изменениям нагрузки, и на больших токах увеличит коэффициент пульсаций.

Автор разработки Александр Мельник

LM338 Регулирование напряжения и мощности

спросил 6 лет, 11 месяцев назад

Изменено 6 лет, 6 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Я сделал схему на регуляторе напряжения LM338. Входное напряжение для схемы составляет 9 В при 5 А при использовании блока питания. Я использовал резистор 220 Ом, поскольку R1 и R2 являются потенциометрами 1 кОм. Когда я собрал схему, я вижу выходное переменное напряжение. Я установил выходное напряжение 6v (максимум, который я хочу). Но всякий раз, когда я нагружаю его, напряжение падает, и подключенные к нему сервоприводы работают неправильно. Я не получаю достаточной мощности от него. Я предполагаю, что резистор R1 устанавливает ток, а резистор R2 устанавливает напряжение. это правильно? В чем проблема.?

• блок питания
• регулятор напряжения

\$\конечная группа\$

21

\$\начало группы\$

Никогда не предполагай.

Прочтите техпаспорт. R2 и R1 задают напряжение — и это ТОЛЬКО на схеме, которую вы разместили.

В листе технических данных есть уравнение (на той же странице, откуда вы взяли схему), которое объясняет, как рассчитать выходное напряжение из резисторов R2 и R1. Единственная сложная часть — это Iadj, которую вы должны найти в другом месте таблицы данных.

LM338 — регулятор напряжения. Вы можете использовать LM338 в качестве регулятора тока, но это схема, отличная от той, которую вы дали. Если вам нужно регулировать напряжение и ток, то вам нужно использовать схемы, приведенные далее в техпаспорте.

Конденсаторы можно исключить только в том случае, если длина разъемов питания менее 6 дюймов (15 см). В любом случае их лучше включить. Они стоят недорого и гораздо дешевле, чем замена вырванных вами волос в поисках проблемы, которой можно было бы избежать, включив их (конденсаторы).0005

В техническом паспорте упоминается ограничение в 6 дюймов, независимо от того, нужны ли вам конденсаторы. В нем ничего не говорится о напряжении, влияющем на это решение, поэтому любой совет, который вы получили, не подтверждается таблицей данных.

Что касается плохого регулирования: Вы должны охлаждать LM338 — ему понадобится хороший радиатор при работе на 5А. Если станет жарко, он выключится.

Для правильной работы LM338 требуется хорошая разница в 3 вольта между входным и выходным напряжением. Ваш вход 9 В слишком близок к требуемому выходу 6 В для правильной и надежной работы.

\$\конечная группа\$

15

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

источник питания — LM338 нагревается и перестает работать, когда мы пытаемся пропустить ток более 1А

\$\начало группы\$

Я пытаюсь сделать блок питания 30 В, 5 А, используя микросхему стабилизатора напряжения LM338 (без радиатора).

В моем случае сопротивление R1 равно 100 Ом, а сопротивление R2 равно 2,2 кОм. тогда он дает 29,6 В на выходе.

, когда мы подключаем резистор 10 Ом 10 Вт, ток превышает 1 А, микросхема нагревается в течение нескольких секунд, выходной ток и напряжение становятся равными нулю. (Я думаю, что микросхема термически отключается).

После охлаждения микросхемы при повторном подключении питания выходное напряжение и ток отсутствуют, микросхема также не нагревается.

мы не можем понять, почему это происходит. Ic поврежден?

После этого мы провели еще один эксперимент.

Цепь постоянного тока, как указано в техническом описании.

В моем случае R1 = 10 Ом, 10 Вт и нагрузка снова 10 Ом 10 Вт.

Здесь снова в течение нескольких секунд нет выходного напряжения и тока.

• блок питания
• высоковольтный
• постоянный ток
• радиатор
• сильноточный

\$\конечная группа\$

8

\$\начало группы\$

Вот ваша проблема:

«Мы не используем радиатор».

Вы получаете лот тока от вашего регулятора. Линейные регуляторы снижают напряжение, действуя как резистор, включенный последовательно с источником. Отработанная мощность в виде тепла.

$$P = (V_{in}- V_{out}) \times I$$

Вы не говорите, какое у вас входное напряжение, но LM338 допускает максимальную разницу в 40 В между входом и выходом. При 1 ампере это 40 ватт. При 5 амперах это 200 ватт.

Это количество энергии теряется в виде тепла. Вы должны использовать радиатор при получении высокого тока от линейного регулятора.

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Старый, но хочу высказать свои наблюдения.

В последнее время тестирую lm338T из Техаса. У меня около 0 В, 1 А, и он нагревается из-за высокого входного напряжения (применяется радиатор). То есть 24В, ~33В выпрямленное. С карбюратором 22Вт работает, а с 55Вт 12В не работает, такое ощущение, что срабатывает внутренняя защита.

Вероятно, это связано с большой разницей между входом и выходом. Я тестировал тот же lm с входом 14AC, и он работает нормально, но R2 на 5k будет слишком много. Я подозреваю, что это нормально до 16-18 В на входе. При 3 амперах это не так сильно зависит от температуры, как при защите 0 В / 1 А.