СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Вашему вниманию предлагается проверенная конструкция универсального блока питания. Данный простой источник питания, выполнен на мощных составных транзисторах. Основное преимущество схемы в том, что БП пригоден не только для питания различных электронных схем, но и для зарядки различных, в том числе и мощных свинцовых аккумуляторов. Схема стабилизированного блока питания:
Обратите внимание, что катоды диодов и коллекторы обеих транзисторов соединены между собой — значит их можно разместить на одном большом радиаторе без всяких изолирующих прокладок. Если поставить конденсаторы, показанные на схеме пунктиром, можно использовать устройство в качестве блока питания. В этом случае после диодов тоже не помешает конденсатор 1000-2000мкФ 25В. А если требуется только режим зарядного устройства (как это сделано в авторском варианте на фотографии), то можно их исключить.
Готовый стабилизированный источник питания размещается в любом подходящем корпусе. Наружу для удобства контроля выводится зелёный светодиод — сеть 220В, и красный — выход. Причём чем больше напряжение на выходе — тем ярче он будет светиться. Естественно подключают светодиод не напрямую между плюсом и минусом, а через резистор 1-2кОм.
Форум по блокам питания
Обсудить статью СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Стабилизированный блок питания на SG3525 на все случаи жизни
Приветствую, Самоделкины!Из этой инструкции вы узнаете, как своими руками собрать импульсный блок питания, который можно использовать практически для любых задач.
Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»). Примерно полгода назад Роман уже собирал блок питания на SG3525.
Но тогда автор только начинал изучать импульсную технику и само собой были допущены некоторые ошибки. Но не ошибается только тот, кто ничего не делает. Поэтому данный проект было решено начать с разбора полетов. Итак, первое и самое важное: в любом стабилизированном двухтактном блоке питания должен быть дроссель. Причем этот дроссель должен быть установлен сразу за диодами Шоттки. Без данного компонента схема работает в релейном режиме.
В данном же проекте автор сделал все возможное, чтобы уменьшить длину дорожек и по возможности сделать их шире.
Теперь пару слов о характеристиках нового блока питания. Максимальная мощность, которую можно получить при активном охлаждении, составляет порядка 400-500Вт. Данный импульсный источник питания имеет стабилизацию выходного напряжения, а это значит, что пользователь может получить на выходе любое необходимое ему значение.
Итак, со всеми особенностями разобрались, предлагаю более детально изучить схему устройства.
За основу автор взял схему Старичка на tl494, где он в качестве усилителя ошибки применил tl431 и завел обратную связь прямо на третью ногу.
Роман сделал то же самое только на SG3525. Выбор пал именно на данную микросхему так как в ее арсенале больше функций, плюс довольно мощный выход, который не нуждается в усилении.
По защите. Тут не все идеально. По-хорошему нужно было ставить трансформатор тока, однако автор хотел максимально упростить блок питания и пришлось от него отказаться.
Для большинства из вас данная схема может показаться довольно сложной. Поэтому давайте рассмотрим ее начиная с минимальной обвязки, а затем постепенно перейдем к следующим.
Итак, для старта микросхемы на нее необходимо, во-первых, подать напряжение питания выше 8В, а во-вторых нужны частотозадающие элементы (это конденсатор и 2 резистора).
Расчет частоты производим с помощью программы Старичка.
Наша схема готова к запуску. Подаем напряжение на макетку. Щуп осциллографа располагаем на 14-й вывод.
На осциллографе четко видны прямоугольные импульсы, а это значит, что все отлично — наша микросхема работает.
Для наглядности давайте подключим мультиметр.
Итак, при уменьшении напряжения импульсы становятся короче, а при увеличении напряжения шире. Именно таким образом мы должны организовать стабилизацию.
Диод в данном случае необходим из-за недоработки определенных производителей, так как в некоторых вариациях микросхемы конденсатор софтстарта мешает работе защиты. Поэтому при помощи диода мы отрезаем его от схемы. Разряд конденсатора происходит через резистор на землю.
Теперь пару слов про элементы, которые нуждаются в расчете. Во-первых, это частотозадающая часть.
Далее — шунт цепи нижнего транзистора. Расчет необходимо производить таким образом, чтобы при номинальной нагрузке на нем падало 0,5В.
Для расчета пользуемся законом Ома.
Значение тока получим при расчете трансформатора, оно будет вот тут:
Также необходимо произвести расчет обратной связи. В данном случае она многофункциональная. Если выходное напряжение превышает 35В, то необходимо установить стабилитрон.
А если напряжение менее 35В, то ставим перемычку.
В данном случае автор использовал стабилитрон на 15В.
В этой же цепи необходимо рассчитать резистор ограничивающий ток оптопары до 10мА, формула перед вами:
Также необходимо рассчитать делитель напряжения для tl431. При номинальном напряжении в точки деления должно быть ровно 2,5В.
Принцип работы стабилизации следующий. В начальный момент времени, когда на делителе напряжения меньше 2,5В, tl431 заперта, следовательно, светодиод оптрона не горит и выходной транзистор закрыт, выходное напряжение растет.
Как только на делителе становится 2,5В, внутренний стабилитрон пробивается и через оптопару начинает течь ток и засвечивает диод, а тот в свою очередь приоткрывает транзистор.
Далее напряжение на 9-ой ноге начинает уменьшаться. А раз уменьшается напряжение, то уменьшается ШИМ заполнение. Вот таким вот образом и работает стабилизация. Также к стабилизации можно отнести вот этот нагрузочный резистор:
Данный компонент создает некую нагрузку для стабильной работы блока питания в режиме холостого хода.
Более подробно все необходимые расчеты, а также этапы сборки импульсного источника питания представлены в оригинальном видеоролике автора:
Разводке печатной плате было уделено особое внимание. Автор затратил на это достаточно много времени, но в результате получилось все более-менее правильно.
Под всеми греющиеся деталями предусмотрены специальные отверстия для охлаждения. Место под радиатор такое, что сюда отлично подходит радиатор от компьютерного блока питания.
Сама плата односторонняя, но выводя гербер файл, было решено добавить верхний слой, чисто для красоты.
Приступаем к запаиванию компонентов платы, это не займет много времени.
А вот далее нам предстоит самое трудное — намотка силового трансформатора. Но сперва его необходимо рассчитать. Все расчеты производим в программе все того же Старичка. Вводим все необходимые данные, а также указываем, что хотим получить на выходе, а именно напряжение и мощность, в этом нет ничего сложного.
Приступаем непосредственно к намотке. Первичку делим на 2 части.
Все обмотки мотаем в одну сторону, начало и конец изображены на печатной плате, сложности в намотке возникнуть не должно.
Далее приступаем к расчету и намотке следующего трансформатора. Расчет выполняется в той же самой программе, только изменяем некоторые параметры, в частности тип преобразователя, в нашем случае будет мост, так как к трансформатору приложено полное напряжение.
При намотке этого трансформатора стараемся уместить обмотки в один слой.
Далее мотаем выходной дроссель. Его необходимо также рассчитать и намотать на кольце из порошкового железа.
В намотке дросселя нет ничего сложного, тут главное распределить обмотку равномерно по всему кольцу.
И осталось изготовить входной дроссель.
На этом сборка полностью завершена, можно приступать к тестам.
Стабилизация выходного напряжения отрабатывает как положено. Защита от КЗ тоже в полном порядке, блок продолжает работать в штатном режиме.
На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте 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.Универсальный блок стабилизированного питания 2
В данной статье расскажем про универсальный блок стабилизированного питания, про их основные требования и сбор схемы описанного блока питания.
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.
Важно
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(печатной плате) 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.
Стабилизированный импульсный блок питания на SG3525
Приветствую, Самоделкины!Перед вами очередная ступень эволюции, а именно, стабилизированный блок питания на микросхеме SG3525.
До этого момента Роман, автор YouTube канала «Open Frime TV», делал только самые простые блоки питания на микросхеме IR2153. Теперь же настало время более серьезного проекта. Сразу поговорим о достоинствах данной схемы. Первое, самое важное, это стабилизация выходного напряжения. Так же тут есть софт старт, защита от короткого замыкания и самозапит.
Для начала давайте рассмотрим схему устройства.
Новички сразу же обратят внимание на 2 трансформатора. В схеме один из них силовой, а второй для гальванической развязки.
Не стоит думать, что из-за этого схема усложнится. Наоборот все становится проще, безопаснее и дешевле. К примеру, если ставить на выходе микросхемы драйвер, то для нее нужна обвязка — это раз. А во-вторых, ее цена около 2-ух долларов.
Смотрим дальше. В данной схеме реализован микростарт и самозапит.
Это очень продуктивное решение, оно позволяет избавиться от потребности в дежурном блоке питания. И действительно, делать блок питания для блока питания не очень хорошая идея, а такое решение просто идеально.
Работает всё таким образом. От постоянки заряжается конденсатор и когда его напряжение превысит заданный уровень, открывается данный блок и разряжает конденсатор на схему.
Его энергии вполне достаточно для запуска микросхемы, а как только она запустилась, напряжение со вторичной обмотки начало питать саму микросхему. Также к микростарту необходимо добавить вот этот резистор по выходу, он служит нагрузкой.
Без этого резистора блок не запустится. Данный резистор для каждого напряжения свой и его необходимо рассчитать из таких соображений, что при номинальном выходном напряжении на нем рассеивался 1Вт мощности.
Также на схеме есть софт старт. Реализован он с помощью вот этого конденсатора.
И защита по току, которая в случае короткого замыкания начнет сокращать ширину ШИМ.
Частота данного блока питания изменяется с помощью вот этого резистора и кондёра.
Теперь поговорим про самое важное — это стабилизация выходного напряжения. За нее отвечают вот эти элементы:
Как видим автор поставил 2 стабилитрона. С помощью них можно получить любое напряжение на выходе.
Для того чтобы стабилизация работала корректно нужен запас по напряжению в трансформаторе, иначе при уменьшении входного напряжения микросхема попросту не сможет выдать нужного напряжения. Поэтому при расчете трансформатора следует нажать на вот эту кнопку и программа автоматом добавит вам напряжения на вторичной обмотке для запаса.
Теперь можно перейти к рассмотрению печатной платы. Как видим, тут все довольно таки компактно.
Также видим место под трансформатор, он тороидальный. Без особых проблем его можно заменить на Ш-образный.
Оптрон и стабилитроны расположены возле микросхемы, а не на выходе.
Ну некуда их было поставить на выход. Если не нравится — сделайте свою разводку печатной платы. Автор уверяет, что все и так прекрасно работает.
Вы можете спросить, почему бы не увеличить плату и не сделать все нормально? Ответ автора следующий: сделано это с тем расчетом, чтобы дешевле было заказать плату на производстве, так как платы размером больше 100 на 100мм стоят гораздо дороже.
Ну а теперь настало время собрать нашу схему. Тут все стандартно. Запаиваем без особых проблем. Наматываем трансформатор и устанавливаем.
Автор признается, что вначале думал, что данный проект будет провальным. Такие мысли пришли после того как он сделал макет, и появлялись постоянные косяки. Вот так выглядел опытный образец, прям ёжик какой-то.
Но все обошлось благодаря Юрию, автору YouTube канала «RED Shade», который помог решить несколько важных моментов данного проекта.
Стоит также обратить внимание на отдельные важные моменты. К таким моментам относится входной дроссель. Его можно мотать на сердечнике проницаемостью 2000 НМ, размеры 20 на 13 и на 7 мм.
Желательно развести обмотки на 2 части. Для изоляции используются обыкновенные пластмассовые стяжки. Мотаем проводом 0,8 мм. Количество витков каждой обмотки 10-13.
А теперь самая страшная часть схемы – ТГР.
На самом деле он мотается не тяжелее чем дроссель. Берём кольцо с проницаемостью 2000 НМ, размеры такие же, как и у дросселя, можно меньше, это не критично, и мотаем в 3 жилы проводом МГТФ 20 витков.
Нет такого провода — не беда, можно и обыкновенным эмалированным с диаметром 0,4 -0,6 мм.
И все, ТГР готов.
Единственное где нужно быть внимательным, это при установке его на плату. Соблюдайте фазировку! Выходные обмотки включены встречно — это важно.
Следует также показать, что происходит на затворах транзисторов. Это для тех, у кого есть осциллограф.
Как видим довольно четкий сигнал. Он немного завален, но на работу это не влияет. Ну вот и вся информация про блок. Первое включение желательно производить от низковольтного питания, отключив эту схему и подав 12В одновременно и на силу, и на управление.
Проверяем напряжение на выходе. Если оно присутствует, то уже можно включать в сеть.
Для начала проверим выходное напряжение. Как видим блок автор рассчитывал на напряжение 24В, но получилось чуть меньше из-за разброса стабилитронов.
Но такая погрешность не критична. Давайте же проверим самое главное – стабилизацию. Для этого возьмем лампу на 24В, мощностью 100Вт и подключим ее в нагрузку.
Как видим, напряжение не просело и блок выдержал без проблем. Можно нагрузить еще сильнее.
Как видим результат тот же, напряжение стабильно. Также проверим защиту от короткого замыкания.
Для этого выкручиваем резистор в верхнее положение и коротим выводы.
Фух, ничего не взорвалось и блок себя спас. Ну а теперь, подстраивая номинал резистора, можно выбрать любой ток ограничения короткого замыкания под ваши нужды. В конце хотелось бы обсудить пару важных моментов. Во-первых, мощность данного блока автор не советует увеличивать выше 500Вт, а во-вторых, в описании под оригинальным видеороликом автора (ссылка ИСТОЧНИК) вы найдете ссылку на видео про данную микросхему, которым автор пользовался при создании данного проекта.
На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте 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.