Управляемый стабилитрон TL431 и Линейный Лабораторный блок питания 0-35В 0-1А (можно сделать и на 10А)

Всем добрый день дорогие Муськовчане. Долго думал, писать этот обзор или нет. Но все же решил написать, что бы рассказать Вам, как можно сделать Лабораторный линейный блок питания с широкой регулировкой напряжения (грубо и точно) и ограничением тока. Главным электронным компонентом будет широко распространенный управляемый стабилитрон TL431. Я несколько раз покупал на Али эти радиодетали, как в в корпусе ТО-92, так и в SMD исполнении, так как данная деталь очень широко используется в радиотехнике. В общем, всех неравнодушных к электронике, любителей самоделок прошу под Кат…

Немного истории, это была первая схема которую я собрал после 25 летнего перерыва. Пришлось все осваивать заново, тем более технологии продвинулись, появилась возможность изготавливать печатные платы по технологии ЛУТ, о чем я даже не мог мечтать в далекой юности… И сразу же стал Вопрос №1 — кроме паяльника, авометра и канифоли любому радиолюбителю нужен Линейный лабораторный блок питания. Который я решил изготовить самостоятельно. Можно было бы, конечно, что -то сколхозить на LM317, и т.п свою первую поделку, но… Это не наш метод… ©, потому я решил сколхозить что-то посложнее…
Нашел форум «Паяльник», выбрал там схему… И пошло-поехало… Сразу предупреждаю схема не моя, а замечательного автора, моего ныне друга Владимира 65, я как раз попал на начало обсуждения этой схемы, которая была проверена только в мультисиме, и в железе, я и еще пару форумчан собирали и проходили все возможные грабли, загубив кучу радиодеталей… Все печатные платы были нарисованы самостоятельно, понятно, что очень далеки до совершенства, но тем не менее блок питания работает больше 3-х лет, давая очень чистое от помех выходное напряжение… Потом была изготовлена 2 и 3 версия, но у меня на столе до сих пор работает именно этот первый мой «колхозный» блок питания.

Я дам прямую ссылку на тему, желающие повторить данный блок питания могут выбрать кучу вариантов под любые свои нужды, там же есть архивы с печатными платами разных авторов (и моя в том числе), потому выбор есть… Вот ссылка на тему: forum.cxem.net/index.php?/topic/123103-лабораторный-бп-на-tl431
Поскольку обзор про управляемый стабилитрон TL431 то дам популярное описание, что это такое. Желающие пополнить свой багаж знаний могут пройти по этой ссылке и прочитать про микросхему самостоятельно: vprl.ru/publ/tekhnologii/nachinajushhim/tl431_chto_ehto_za_quot_zver_quot_takoj/9-1-0-17
Мы же не будем отвлекаться и будем собирать Лабораторный блок питания.
Схема первой версии Лабораторного блока питания на TL431 была такая, там присутствует 2 варианта силовой платы на 1 (или 1.5) Ампера и на 10 Ампер. Я вообще не понимаю ЛабБП на 10-20А… Это уже что угодно, но не Лабораторный блок питания… Но по многочисленным просьбам трудящихся, пусть будет 2 варианта:

Я же решил собрать вариант 0-35В и возможность ограничения тока 0-1А. И пока еще не было ни одного случая, когда мне бы не хватило возможностей моего блока питания, именно как источника «чистого» питания без помех. Потому я буду рассказывать про свою версию.
Вот краткое описание схемы от автора Владимира65

под спойлером

Конструктивно источник питания состоит из 2-х плат, условно их назовем:
1. Плата управления

2. Силовая плата (на этой же плате расположен трансформатор для питания платы управления)

Увы, один силовой трансформатор нельзя использовать одновременно для силового напряжения и питания платы управления (если конечно не использовать отдельную, гальванически развязанную обмотку). У меня силовой трансформатор ТН-36, и я задействовал его все обмотки, потому пришлось купить небольшой трансформатор для питания платы управления.
Трансформатор ТН36 (Трансформатор Накальный) имеет мощность 30W и 4 независимые обмотки по 6.3В способные выдать ток 1.2А каждая. И это очень удобно, т. к позволяет ввести ручное (или автоматическое) переключение обмоток, что бы минимизировать тепловыделение на силовом транзисторе. Линейный блок питания, не смотря на замечательную чистоту выходного напряжения от помех, имеет такую особенность, что все «лишнее» напряжение падает на силовом транзисторе вызывая сильный нагрев… Рассмотрим на примере, скажем, вы на вход подали с трансформатора 30В, и выставили напряжение на выходе 5В. Грубо скажем, что 25В будут падать на силовом транзисторе и вызывать его сильный нагрев. Если же есть модуль переключения обмоток, то можно подать на выход не полное напряжение трансформатора, а скажем задействовать только одну обмотку с которой снимется 6В (а не 30), соотвественно на силовом транзисторе в тепло перейдет только 1В (а не 25В как выше было описано)…
Переключение обмоток было сделано на галетном переключателе. Схема ниже…

На рынке купил металлическую коробку от ЗУ «Ромашка», на его основе будет корпус моего ЛабБП На фото видно трансформатор и радиатор силового транзистора.

Пытаемся все собрать в кучу… Слабонервным не смотреть…))))

Колхозинг

Изготовил переднюю стенку из белого пластика… Получился вот такой симпатичный прибор…

Прибор имеет 3 ручки: 1. Регулировка ограничения тока; 2. Регулировка напряжения грубо; 3. Регулировка напряжения точно. Два светодиода, красный горит, когда блок находится в режиме ограничения тока, зеленый, когда блок находится в режиме стабилизации напряжения. Кроме того имеется ручка переключения обмоток, выключатель сетевого напряжения и 2 измерительных прибора: амперметр и Вольтметр.

В дальнейшем аналоговый прибор измерения напряжения был заменен электронным вольтметром с Али, т.к на шкале 0-30В точно выставить напряжение весьма проблематично.
Лицевая панель стала выглядеть так:

Колхозинг внутри под спойлером

колхозинг

Как можно заметить добавился еще один маленький трансформатор, для питания вольтметра, там же навесом распаян диодный мост и конденсатор. Вольтметр не прихотлив к питанию, потому подойдет любой трансформатор на 5-20В…
Вольтметр достаточно точный, и имеет небольшую погрешность…

Уже значительно позже, я купил осциллограф и замерил помехи на выходе при нагрузке 1А и напряжении 15В

Я до сих пор не очень умею читать осциллограммы, потому не буду комментировать результат, но мне кажется, что помех нет…
В общем в итоге у меня вышел отличный Лабораторный линейный блок питания, напряжение регулируется от 200мВ

и до 39В (без нагрузки или с слабой нагрузкой), при нагрузке 1А напряжение просаживается до 35В.

Мое животное прочитало обзор, судя по фото ему было ОЧЕНЬ интересно… Надеюсь Вам тоже…

Животное

Источник опорного напряжения TL431 — chipenable.ru

Описание

TL431 – datasheet на русском. TL431 представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения параллельного типа (интегральный аналог стабилитрона) и предназначен для использования в качестве ИОН и регулируемого стабилитрона с гарантированной термостабильностью по сравнению с применяемым коммерческим температурным диапазоном.

Выходное напряжение может быть установлено на любом уровне от 2,495 V (VREF) до 36 V, для этого применяются два внешних резистора, которые являются делителем напряжения.

Этот стабилизатор имеет широкий диапазон рабочих токов от 1,0 мА до 100 мА с динамическим сопротивлением 0,22 Ом. Активные выходные элементы TL431 обеспечивают резкие характеристики включения, благодаря чему эта микросхема работает лучше обычных стабилитронов во многих схемах.

Погрешность опорного напряжения ± 0,4% (TL431B) позволяет отказаться от использования переменного резистора, что экономит затраты и уменьшает проблемы дрейфа и надежности.

Графики электрических характеристик

Стабилизаторы напряжения – это электронные приборы со сложным устройством, а значит, они имеют разные накладки в функционировании и возможные неисправности. Существуют разные казусы в их работе, которые связаны с наибольшими нагрузками, а есть и настоящие поломки

. Эти понятия следует отличать, для чего существует несколько советов.

В первую очередь, рассмотрим, чем можно произвести качественную проверку работы этого устройства. Наиболее верным методом контроля качества устройства является обычный вольтметр, которым можно измерить напряжение в сети квартиры, а также напряжение на выходе прибора

. В домашней розетке напряжение способно колебаться в интервале 170-240 вольт, а на выходе стабилизирующего прибора оно должно равняться 220 вольтам.

Но простым методом проверки действия стабилизатора напряжения пользуются далеко не все, так как доверяют данным по индикатору. Но это доверие не всегда оправдывается, а иногда на китайских приборах цифровой индикатор просто подключен непосредственно к реле

. В этом случае реле имеют достаточно большой шаг, и он всегда будет показывать 220 В. По факту на выходе будет совсем другое значение.

Схемы включения TL431

Напряжение на выходе этой схемы будет равно напряжению внутреннего ИОН TL431, то есть 2.5 V.

Схема ниже заменяет обычные стабилитроны с напряжением стабилизации от 2.5 до 36 вольт. Изменяя номиналы резисторов в делителе напряжения (R1, R2) можно менять выходное напряжение.

Рекомендованный максимальный ток для TL431 — 100 мА. Если нужен более мощный стабилитрон, можно использовать следующую схему. Максимальный ток будет зависеть от применяемого транзистора.

На рисунке ниже представлена схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа. По сравнению с предыдущей схемой, такой стабилизатор отличается меньшим входным сопротивлением, большим коэффициентом стабилизации, большим выходным током.

Одной из типовых схем включения TL431 является стабилизатор тока.

С помощью TL431 можно увеличить выходное напряжение стабилизатора 7805 и ему подобных.

На следующем рисунке изображена схема индикатора напряжения. Светодиод будет светиться, когда контролируемое напряжение находится между верхним (устанавливается R3,R4) и нижним уровнем (R1,R2).

Компаратор с температурно-компенсированным порогом.

Как работает TL431

Если управляющее напряжение превышает 2.5 вольта (внутренний источник опорного напряжения), выходной транзистор TL431 открывается, в результате чего между катодом и анодом TL431 протекает ток. Если управляющее напряжение меньше 2.5 вольт, то ток между катодом и анодом не протекает (вернее он очень маленький).

Опубликовано 28.12.2018

DC-DC понижающий преобразователь — ссылка на товар.

Лабораторный блок питания на TL431

Всем привет, сегодня сделаем лабораторный блок питания в корпусе старого компьютерного блока питания формата ATX. Он не идеальный но имеет право жить!

Технические характеристики устройства следующие: Стабилизированное регулируемое выходное напряжение 2.7-17В Регулируемый выходной ток 0-3А(5А) Мощность 50(80)Вт Линейна схема

Инструменты и материалы: -Неисправный блок питания ATX -Конденсаторы 2шт 100нФ -Конденсаторы 1шт 10мкФ -Конденсаторы 2шт 2200мкФ -Транзистор мощный n-p-n 3шт MJE13007 -Транзистор КТ817(кт815) BD139 -Резисторы разного номинала и мощности -Вентилятор 12В -Стабилитрон 12В -Диоды 1N4007 -Вольтамперметр -Микросхема TL431 -Транзистор 1шт 2N5551 -Переменный резистор 1шт 1К -Переменный резистор 1шт 10К -Предохранитель 2А -Трансформатор ТН-7(ТН любой) или другой -Диодный мост минимум на 6А -Паяльник -Припой -Флюс Схема: Диоды D1 и D2 это 1N4007, C6 и C7 на 100нФ. Т1 и Т5,Т3 любой мощный n-p-n транзистор(13007). R6 это шунт на 0.22Ом, Т2 это КТ817(КТ815, BD139). А T4 это 2N5551, Br1 это диодный мост на 6А и больше! Р1 на 10К, Р2 на 1К.R2 на 240Ом 2Вт, R4 на 1КОм 1Вт и R8 10КОм 2Вт(5Вт).

D4 это стабилитрон на 12В, кулер 12В. R7 на 220Ом (Не 1КОМ), также Tr1 трансформатор ТН-7 или любой другой!

Создание Разберём АТХ блок питания и забираем корпус и радиатор, кулер возможно, также диодный мост. Ставим диодный мост и транзистор на термопасте!

Паяем на макетной плате конденсатор и радиатор с деталями. Сверлим отверстия для клеем, трансформатора и потенциометра.

Прикрутить трансформатор болтами в корпус, запаять до кабеля первичную обмотку через предохранитель. Перед этим надо соединить обмотки для 220В и 12.6В.

Паяем схему и кулер.

Прикручиваем клеммы и потенциометр, закрываем крышку! Включаем в сеть.

Формулы и Расчеты ля начала нужно определить сопротивление резистора. При максимальном входном напряжении 19В по закону Ома сопротивление рассчитывается следующим образом: R= U/I = 19В / 0,08A = 240 Ом

Нужно рассчитать мощность резистора R1: P=I^2*R = 0,08 А * 0,08 А * 240 Ом = 1,5 Вт

Я использовал резистор на 2 Вт

Рассчитывается рассеваемая мощность как разница между входным и выходным напряжением умноженная на ток коллектора: P = (U выход -U вход)*I коллектора

Например, входное напряжение у нас 19 В, мы выставили выходное напряжение 12 В, а ток коллектора у нас 3 А Р = (19В-2.7В) *3А = 48 Вт – вполне нормально для нашего транзистора.

Расчет КПД. Р = 19В*3А=57Вт Вход Р = 17.3В*1.7А=29Вт Выход 29Вт:57Вт=0.5*100=50% КПД

Спасибо всем!!

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

Как проверить электрический стабилизатор

Эта проверка выполняется довольно просто. Для этого необходимо взять следующие устройства:

• Две настольные лампы.
• Стабилизатор.
• Электрическую плитку.
• Удлинитель питания с 3-мя гнездами.

Порядок проверки:

1. Вставить вилку удлинителя в домашнюю розетку.
2. Стабилизатор подключить к удлинителю.
3. К стабилизатору подключить настольную лампу на 60 Вт.
4. Подключить электрическую плитку к удлинителю.

Если стабилизатор функционирует нормально, то работа плитки не повлияет на свет лампочки, а ели лампу подключить напрямую к удлинителю, то при включении плитки свет станет слабее. Это объясняется тем, что мощный потребитель в виде плитки значительно снижает напряжение и лампа, подключенная к сети до прибора, станет выдавать меньше света

. Но лампа, питающаяся после стабилизатора напряжения, не будет реагировать на повышение нагрузки.

Случается, и такая ситуация, когда люди не понимают работу стабилизатора, и сетуют на его плохую работу, хотя дело совершенно не в этом. Это получается так, что стабилизатор обесточивает нагрузку неожиданно, при стирке белья в машине автомате

. Но в этом нет никаких неисправностей.
Стиральная машина-автомат является мощным потребителем электрической энергии, но ее мощность распределяется неравномерно
.
При нагревании воды мощность может достигать до 5 кВт, а при обычной стирке уменьшается до 2 кВт
.
Из уроков физики средней школы известно, что если на входе трансформатора уменьшить напряжение, а на выходе увеличить напряжение, то выходная мощность также значительно снизится
. Смотрите статью про стабилизатор для стиральной машины.

Поэтому может возникнуть такая ситуация, что при уменьшении напряжения на выходе стабилизатора напряжения мощности будет достаточно для вращения барабана, но недостаточно для нагревания воды. В этом случае необходимо выключить все лишние потребители и налить в машину, отдельно нагретую воду.

Проверка стабилитрона мультиметром

Такой электронный элемент, как стабилитрон, внешне похож на диод, но использование его в радиотехнике несколько другое. Чаще всего стабилитроны применяют для стабилизации питания в маломощных схемах. Они включаются по параллельной схеме к нагрузке

.
При работе с чрезмерно высоким напряжением стабилитрон через себя пропускает ток, сбрасывая напряжение
. Эти элементы не способны работать при больших токах, так как они начинают греться, что приводит к тепловому пробою.

Проверка микросхемы стабилизатора

Требуется собрать стабилизирующие цепи для питания устройства на микроконтроллере PIC 16F 628, который нормально работает от 5 В. Для этого берем микросхему PJ 7805, и на ее базе по схеме из даташита выполняем сборку

.
Подается напряжение, а на выходе получается 4,9 В
. Этого хватает, но упрямство берет верх.

Достали коробку с интегральными стабилизаторами, и будем измерять их параметры. Чтобы не сделать ошибки, кладем перед собой схему

. Но при проверке микросхемы оказалось, что на выходе всего 4,86 В. Здесь необходим какой-либо пробник, чем и займемся.

Порядок проверки

Весь процесс сводится к тому, как проверяют диоды. Это делается обычным мультиметром в режиме проверки сопротивления или диода. Исправный стабилитрон может проводить ток в одном направлении, по аналогии с диодом.

Рассмотрим пример проверки двух стабилитронов КС191У и Д814А, один из них неисправный.

Сначала проверяем диод Д814А. При этом стабилитрон по аналогии с диодом пропускает ток в одну сторону.

Теперь проверяем стабилитрон КС191У. Он заведомо неисправен, так как совсем не может пропускать ток.

Регулируемый драйвер тока 0-4А 8-35В

Давно, еще года 2 назад, видел одну интересную схему, где человек собирал лабораторный блок питания используя только TL431. Вчера, не знаю к чему ту схему вспомнил, но решил заморочиться с симулятором и прорисовать схему регулируемого драйвера тока или по-русски стабилизатор тока, его задача поддерживать ток в заданных пределах. Регулировку сделал для того, что бы можно было использовать его универсально. Питать драйвером можно что угодно, но основное применение они нашли в питании светодиодов. Думаю многим окажу услугу, если поделюсь схемой

Схема регулируемого драйвера тока

Как же работает схема. На первой TL431 собран источник опорного напряжения на 5В. Схема должна питаться напряжением высокой стабилизации, а лучше чем TL431 нет вариантов.

С опорного питается делитель на резисторах R3R4R7R9 рассчитанный на напряжение 2,1В. R10 это токовый шунт рассчитанный на 0,4В. Когда напряжение на регулируемой ножке второй TL431 меньше порога срабатывания 2,5В, Q1 открывается через R2 и ток течет через светодиод и шунтовый R10.
На шунте происходит падение напряжение и ток растет пока это напряжение не дойдет до порогового 2,5В для TL431.Так как на управляющей ножке уже присутствует 2.1В, то компенсировать остается всего 0,4В.

R8 нужен для регулировки недостающего напряжения от 2,1В до 2,5В,  При большем опорном напряжении, скажем 2,3В, компенсировать остается меньше, соответственно падение на шунте нужно меньше и ток будет течь меньший.
При шунте 0.1Ом, максимальный ток может быть 4А. Расчитывается просто,  I=0.4В/0,1Ом=4А. Мощность рассеивания резистора P=4А*4А*0,1А=1,6Вт, но лучше взять в 2раза мощней. Скажем Два резистора 2Вт по 0,2Ом

Максимальное напряжение питания стабилизатора тока 35В, больше поднимать не стоит, а минимальное 8В. При меньшем напряжении транзистор будет вести себя не уверенно.

Рассчитывая нужный вам ток при нужном напряжении, стоит учитывать рассеиваемую мощность транзистора. Для IRFZ44 примерно 90Вт. Допустим при питании драйвера тока в 30В, вам надо запитать матрицу на 3А, при этом матрица потребляет 7В. Мощность рассеиваемая на транзисторе равна 30В-7В=23В*3А=69Вт, что допустимо. Не забываем вешать радиатор.

Скачать печатную плату
Прочитайте Получить пароль от архива

С ув. Admin-чек

Похожие материалы: Загрузка…

Где я должен разместить конденсатор в этой схеме лома TL431 + TRIAC?

Я строю запасной блок питания для своего C64 и хочу добавить защиту от перенапряжения. Для этой цели я попытался найти подходящую ломовую схему, которая бы закорачивала питание при обнаружении перенапряжения.

На этой странице довольно подробно обсуждаются различные схемы лома, которые включают следующее:

Эта схема взята из таблицы данных TL431 от Texas Instruments . Идея состоит в том, чтобы использовать TL431, который является шунтирующим регулятором напряжения, в качестве своего рода компаратора. Если напряжение на его входе реф (слева) поднимается выше внутреннего опорного напряжения 2.5V, он начнет проведение и тем самым вытянуть достаточный ток из ворот Т1, чтобы вызвать его.

Я так много понимаю, но конденсатор мне кажется странным. Вероятно, он предназначен для предотвращения срабатывания TRIAC на коротких пиках, но не лучше ли его тогда разместить параллельно R2 (фильтрация ссылки ref) или хотя бы параллельно R3? Насколько я могу судить, где он сейчас находится, это может фактически вызвать срабатывание TRIAC, если напряжение питания слишком резко возрастает при включении питания.

В спецификации также говорится:

Обратитесь к граничным условиям устойчивости на рисунке 16, чтобы определить допустимые значения для C

Это относится к диаграмме допустимых значений выходной емкости при различных условиях, но я не совсем понимаю, почему эти ограничения здесь актуальны или как они применяются — в конце концов, мы не используем TL431 в его обычной конфигурации управления напряжением. Реф вообще не получает никакой обратной связи, пока TRIAC не отключит все, так где же петля обратной связи, которая может стать нестабильной?

Наконец, в спецификации On Semiconductor для их версии TL431 также показан пример лома, но без конденсатора.

Я предполагаю, что мой вопрос сводится к следующему: где я должен разместить конденсатор, если вообще, и почему? И если он должен идти в указанном месте, как я могу определить, какое значение использовать?

Как устроен блок питания, часть 5. Выходной выпрямитель, фильтр и цепь обратной связи импульсных блоков питания

В качестве самой просто схемы я покажу вариант с одним диодом и конденсатором. Такая схема используется в обратноходовых блоках питания, которые составляют сейчас подавляющее большинство.

В готовом блоке питания она выглядит так, как показано на этом фото.
Такие блоки питания чаще всего идут в комплекте с недорогой техникой.

Следующим шагом идет двухполупериодный выпрямитель. Эта схема использовал раньше весьма часто, но в последнее время вытеснена другой, которую я покажу позже.
Такая схемотехника чаще всего встречается в мощных блоках питания, особенно она удобна в нерегулируемых блоках на базе драйвера IR2151-2153, о которых я рассказывал в прошлой части.

Как я тогда сказал, она хорошо подходит для построения первичных источников питания, которые не являются стабилизированными, но которые имеют хороший КПД и могут использовать для питания других устройств, например как этот блок питания лабораторного источника питания.

Особое преимущество данной схемы в том, что ее очень легко переделать в двухполярную и использовать для питания усилителей мощности. В таком варианте добавляется всего пара диодов и конденсатор.

Когда мощности обратноходовой схемотехники не хватает, то используют ее прямоходовый вариант. Здесь энергия при одном такте сначала накапливается в дросселе, а потом через нижний диод поступает в нагрузку. Данная схемотехника очень похожа на схему классического StepDown преобразователя.

Заметить что блок питания собран по такой схемотехнике очень просто, на плате будет большой дроссель. В качестве фильтрующих дроссели с таким габаритом используют крайне редко, потому ошибиться сложно.

Но есть альтернативный вариант этой схемы. Он применяется чаще всего в компьютерных блоках питания и ведет свои истоки от первых БП формата АТ.

Здесь присутствует накопительный дроссель, а первичная обмотка силового трансформатора связана с одной из обмоток трансформатора управления. Если изъять дроссель из этой схемы, то блок питания при нагрузке выше определенной выйдет из строя.
То же самое касается и предыдущей схемы.

Отличить блоки питания последних двух типов очень легко, слева БП построенный по аналогии блока питания АТ формата, у него сразу заметен трансформатор около транзисторов, справа однотактный прямоходовый, трансформатора здесь нет.
Дроссели имеют разные размеры, но это следствие разной рабочей частоты и иногда экономии производителя. Меньший дроссель в работе скорее всего будет перегреваться, да и схема можно работать не очень надежно при максимальной мощности.

Чаще всего в качестве выходных диодов импульсных блоков питания используются диоды Шоттки. Они имеют два важных преимущества перед обычными:
1. Падение напряжения на них в 1.5-2 раза меньше
2. Они быстрее, чем обычные диоды, потому имеют меньше потер при переключении.

В блоках питания рассчитанных на высокое выходное напряжение применяют чаще всего обычные диоды, так как прямое падение у высоковольтных обычных и Шоттки примерно одинаково. Но из-за того что Шоттки быстрее, можно получить уменьшенные потери на снаббере, потому я советую применять их и здесь.

Так как после выпрямления на конденсаторе будут присутствовать заметные пульсации, то после него ставят LC фильтр или говоря простым языком — дроссель и конденсатор

Для примера «народный» блок питания где явно виден как дроссель, так и два конденсатора.

Дроссель необязательно будет большим, а вполне может быть совсем миниатюрным. Работать правда он будет хуже, но это лучше чем ничего.

Иногда дроссель вообще не ставят, хотя место под него есть. Это банальная экономия «на спичках», я всегда рекомендую установить на это место дроссель.

Для примера уровень пульсаций без дросселя и с дросселем. Но стоит учитывать, что после установки дросселя пульсации на первом конденсаторе вырастут, так как на него будет приходится «ударный» ток. Обычно именно он выходит из строя первым.

Улучшить ситуацию можно установив параллельно электролитическим конденсаторам керамические. Данная мера можно существенно облегчить режим работы электролитов. Но стоит иметь в виду, что эффективно они работают только при относительно небольших мощностях БП, а точнее при относительно небольших токах. Можно конечно поставить много таких конденсаторов, но это дорого и габаритно.

При доработке конденсаторы можно напаивать прямо на выводы электролитических конденсаторов.
Я применяю конденсаторы с емкостью 0.1-0.47мкФ.

Чтобы еще немного улучшить качество работы, следует внимательнее отнестись к разводке печатной платы. Если страссировать плату по типу того как я показал на схеме, то пульсации могут еще немного уменьшиться, тем более что это бесплатно.

Ну и последний шаг, установка синфазного дросселя на выходе блока питания. Такое применяется чаще всего в фирменных блоках питания, которым требуется проходить сертификацию на уровень помех излучаемых в эфир. В дешевых практически никогда не встречается.

Теперь об выходных конденсаторах.
Если вы пользуетесь дешевыми блоками питания, то скорее всего на выходе увидите либо вообще безымянные модели.

Либо подделку под фирменные. Например в народном блоке питания применяют подделки под Sanyo или Nichicon, проверить очень просто, по маркировке. Скорее всего вы либо вообще не найдете конденсаторов такой серии, либо в этой серии не будет такого номинала с таким габаритом как у вас, либо внешне они будут отличаться цветом, как в данном случае.
Такие подделки на самом деле не самый худший вариант, но лучше применять фирменные.
Кстати в двухтактных БП конденсаторы обычно живут дольше и требования к их качеству меньше чем у обратноходовых однотактных.

Но все равно, лучше применять именно фирменные конденсаторы, а не суррогаты с их именем. На фото блок питания фирмы Менвелл.

Для облегчения работы конденсаторов есть способ, когда вместо одного двух емких устанавливают много менее емких конденсаторов. В таком варианте нагрузка лучше распределяется и конденсаторы живут дольше.

Схема стабилизации.
Самый простой вариант — стабилизировать напряжение по обратной связи со вспомогательной обмотки трансформатора, правда такое решение и самое плохое в плане стабильности, так как влияет магнитная связь между обмотками и их активное сопротивление, зато дешево.

Следующий вариант сложнее, здесь в качестве порогового элемента применен стабилитрон. В таком варианте выходное напряжение Бп будет равно падению на стабилитроне + напряжению на светодиоде оптрона. Характеристики схемы так себе, но вполне приемлемы для некритичных нагрузок.

Например блок питания с такой стабилизацией. Сверху около оптрона ничего нет.

Снизу расположен стабилитрон и несколько резисторов

Но куда лучшие характеристики показывает схема с регулируемым стабилитроном TL431. Она имеет куда выше качество работы и точность поддержания в том числе лучше держит параметры при изменении температуры.

На плате она обычно выглядит так, как показано на фото.

Выглядит он примерно как обычный транзистор в корпусе ТО-92, отличие только в маркировке. Данный вариант встречается чаще всего. Альтернативный вариант, который вы можете встретить, SMD корпус SOT-23.

Расположение выводов в разных вариантах корпуса.

Например в «народном» блоке питания применен SMD вариант корпуса. На фото видны резисторы делителя обратной связи и вспомогательные, например «подтяжки» к питанию чтобы сформировать минимальный рабочий ток для стабилитрона.

Еще пара фото, сверху платы ничего нет, а стабилитрон TL431 находится снизу.

Иногда в цепи обратной связи ставят подстроечный резистор. Но сначала я скажу пару слов о том, как рассчитывается делитель.
Если применяется стандартный делитель из двух резисторов, то его номиналы подбираются таким образом чтобы при требуемом выходном напряжении в точке соединения было 2.5 Вольта, именно на это напряжение и рассчитана TL431, но стоит учитывать, что есть и более низковольтный вариант этой микросхемы, на 1.25 Вольта, хотя встречается он гораздо реже.
Теперь к подстроечному резистору. Для большего удобства на плате может располагаться подстроечный резистор, позволяющий менять выходное напряжение в небольших пределах, чаще всего +/- 10-20%, больший диапазон не рекомендуется, так как Бп может вести себя нестабильно.
Подстроечный резистор всегда должен стоять последовательно с нижним резистором делителя, тогда в случае выхода его из строя вы получите на выходе Бп минимальное напряжение, а не максимальное, как если бы подстроечный резистор стоял сверху.
Кроме того подстроечные резисторы часто имеют низкую надежность, и если вам не нужна эта функция, то лучше заменить его на постоянный, предварительно подобрав его номинал.

Полностью на плате весь этот узел выглядит следующим образом.

Пару слов о выходном нагрузочном резисторе.
Импульсный блок питания плохо работает без нагрузки, потому параллельно выходу обычно ставят нагрузочный резистор, обеспечивающий минимально необходимую нагрузку при которой БП работает стабильно.
Есть и минус у данного решения, резистор обычно греется, причем иногда заметно. Кроме того этот резистор может греть конденсаторы если они стоят рядом, как на этом фото.

Иногда они греются так, что на плате становятся видны следы перегрева. Но кроме того этот нагрев может плохо сказываться на стабильности БП если он подогревает резисторы делителя обратной связи и они при этом применены обычного типа, а не точные/термостабильные.
Резисторы греются, параметры начинают меняться и меняется выходное напряжение БП, потому рекомендуется располагать резисторы делителя так, чтобы они не были подвержены нагреву, а кроме того лучше применять точные резисторы, на которые нагрев влияет существенно меньше.

Иногда производители неправильно выбирают номинал нагрузочного резистора и он начинает греться сильнее чем допустимо. Например в 24 Вольте версии «народного» блока питания как раз была такая ситуация, пришлось поменять его потом на резистор в два раза большего номинала.

Чтобы ваши блоки питания работали надежно, следует внимательно отнесись к подбору компонентов.
Диоды выбираются из расчета двухкратного запаса для двухтактной схемы и трехкратного для однотактной, например БП 5-7 Ампер, значит диод ставим на 15-20.
Напряжение должно быть не менее чем в четыре раза больше чем выходное у блока питания, если БП на 12 Вольт, то диод на 60, если на 24, то на 100.
Все эти параметры есть в даташите на диоды

Также они указаны на самих диодах.

Конденсаторы следует выбирать низкоимпедансные или LowESR, это также обычно отражено в даташите на компонент.
Емкость выбираем из расчета 0.5-1 тысяч мкФ на 1 Ампер выходного тока. Напряжение — для двухтактной схемы 1.5-2 раза выше чем выходное, для обратноходовой однотактной — не менее чем 2х от выходного.

По фирмам смотрим чтобы были известные бренды, но это я писал и в статье про входной фильтр, здесь рекомендации аналогичны.

С выходным дросселем все гораздо проще, номинальный ток дросселя не менее чем максимальный выходной ток блока питания. Лучше применить дроссель на больший ток, тогда его нагрев будет существенно меньше. Индуктивность 4.7-22мкГн, зависит от выходного тока, так как дроссель на большой ток и индуктивность будет весьма большим.

Обычно дроссели выполняются либо в виде «гантельки», либо в «броневом» исполнении, вторые чаще предназначены для поверхностного монтажа.

В общих чертах на этом все, и конечно видеоверсия данной статьи. Как всегда буду рад вопросам и пожеланиям.

Универсальный блок питания для ноутбука. Устройство и ремонт. — Радиомастер инфо

Рассказано об устройстве “LAPTOP UNIVERSAL ADAPTOR 100W”, принципе работы и устранении конкретной неисправности.

Внешнее проявление неисправности – вместо выставленного значения 24В на выходе блока питания напряжение около 20В, как без нагрузки, так и с нагрузкой.

Такое зарядное устройство очень удобное. Безотказно проработало у меня около 7 лет. Можно подключать к разным ноутбукам не только от сети 230В но и от прикуривателя автомобиля. Довольно широкий диапазон выходных напряжений 5В и ступенчато от 12 до 24В позволяет использовать его для питания самых разнообразных устройств, а так же для зарядки через токоограничивающий резистор разных аккумуляторов, в том числе и автомобильных. Так что рекомендую. По выгодной цене можно приобрести здесь.

Но вернемся к ремонту. При более детальном исследовании дефекта установлено, что напряжение на всех значениях ниже установленного на величину около 15%.

Блок питания был вскрыт и внимательно осмотрен. Видимых повреждений нет.

Вид со стороны печатной платы.

В интернете найдена похожая схема универсального блока питания для ноутбука, которая существенно помогла в ремонте.

По принципиальной схеме удобно пояснять принцип работы. Универсальный блок питания состоит из двух частей. Первая часть, на схеме обведено розовым прямоугольником и подписано «Работа от сети». Обычный импульсный блок питания на IC1 (ШИМ 3843), полевике Q1 (у меня К2188), импульсном трансформаторе Т1 и диодах D3,D4. Регулируемый стабилитрон U1 (TL431) управляется переключателем выходных напряжений и через оптопару IC5 (817C) управляет шириной импульсов ШИМ, что приводит к изменению выходных напряжений.

При работе от 12В, например, от бортсети автомобиля, работает другая часть схемы (обведено зеленым прямоугольником и подписано «Работа 12В»). Эта часть схемы представляет собой повышающий DC/DC преобразователь на IC2 (ШИМ 3843), полевике Q2 ( у меня HS50N), накопительном дросселе L2  и диодах D5,D6. Управление выходным напряжением осуществляется тем же переключателем, через тот же регулируемый стабилитрон TL431 и уже другую оптопару IC4 (817С) которая управляет IC2 (ШИМ 3843).

К выходу блока питания подключен понижающий DC/DC преобразователь на IC3 (MC34063) который из любого выходного напряжения от 12 до 24 Вольт формирует 5 Вольт. Именно эти 5В подаются на переключаемый резисторный делитель напряжения, который управляет регулируемым стабилитроном TL431.

Схема моего универсального блока питания для ноутбука незначительно отличается от приведенной выше. Выходные диоды как при работе от сети, так и от работы от 12В содержат не по две сборки, а по одной. Для управления выходным напряжением при работе от 12В не применяется оптопара IC5. Вместо этого управление ШИМ IC2 осуществляется непосредственно резисторным делителем, что на мой взгляд вполне оправдано, так как при работе от 12 В нет высоковольтной части с другим общим проводом, так как это имеет место при работе от сети. В более высоком разрешении схему можно посмотреть здесь.

Ну и теперь переходим непосредственно к ремонту.

Наиболее распространенной причиной подобных дефектов (занижено выходное напряжение) является потеря емкости электролитических конденсаторов. Я проверил все конденсаторы фильтров путем измерения на них напряжений и величины пульсаций.  Напряжение на конденсаторе после входного диодного моста 306В (в сети 224В). Напряжение питания IC1 24В, что также норма. Подключал параллельно дополнительные емкости. Дефект не исчезал.

Проверил работу от 12 Вольт. Здесь выходные напряжения в норме. Это сузило область поиска. Осталась под вопросом цепь управления при работе от сети. Проверил переключатель, все резисторы переключаемого делителя. Все в норме. Измерил режим TL431. При измерении обратил внимание на микротрещину в пайке одного вывода TL431. Очень похоже на причину дефекта. Пропаял, не он.

Еще одно обстоятельство. Напряжение на управляющем выводе TL431 изменялось от 1,99В до 2,11В при переключении выходных напряжений. В принципе, этого не должно быть. Во первых оно занижено, во вторых изменяется. Как написано в документации на TL431, если напряжение на управляющем выводе превышает значение 2,5В TL431 открыта. Если напряжение на управляющем электроде меняется, значит опорное напряжение внутри TL431 нестабильно, а это неисправность. Ниже показано устройство TL431, поясняющее принцип работы.

Выпаял я TL431, при прозвонке мультиметром показатели отличались от новой, но то что она пробита сказать нельзя. После установки новой TL431 все выходные напряжения пришли в норму. Напряжение на управляющем электроде TL431 при переключении выходных напряжений не изменяется.

Материал статьи продублирован на видео:

 

Регулируемый стабилизатор на TL431 с автоматическим охлаждением

Всем привет! Сегодня я расскажу вам, как самостоятельно можно сделать регулируемый блок питания на микросхеме TL431, в котором присутствует автоматическое охлаждение.

Перед началом хочу посоветовать вам свой видеоролик, тут я показывал весь процесс сборки данной схемы.

Первое что нам потребуется найти так, это понижающего трансформатора, именно от него будут зависеть максимальные характеристики блока питания.

Я взял вот такого тороидального трансформатора (на одном стриме его прозвали ёжиком

) с выходной обмоткой 19В. Напряжение на трансформаторе не должно превышать 25В!

Напряжение потребуется выпрямить и с этой задачей хорошо справляется диодный мост. Я взял китайского моста KBU8K он на 8А и с него можно спокойно снимать 5А.

Его также можно сделать самостоятельно из четырех отдельных диодов.

Паять всё на я буду на самодельной печатной плате, которую сделал самостоятельно методом лут. Файл платы можете скачать по этой ссылке архив с платой и схемами.
Кстати зеркалить её не нужно, я забыл и отзеркалил, поэтому вход будет справа, а выход слева. Не допустите моей ошибки!

Диодный мост во время работы будет греется поэтому я вынесу его на проводах, потом нам потребуется его прикрутить к радиатору.

На выходе моста будут 100-герцовые пульсации и чтобы их убрать нам потребуется поставить конденсатор.

Я взял два электролита по 4700мкф каждый. Грубо говоря можно сказать так: на 1А нам нужен конденсатор на 1000мкф.

Для лучшей фильтрации неплохо было бы поставить ещё один конденсатор, но уже плёночный или керамический. Я взял плёнку на 2.2мкф этого должно хватить.

Напряжение должно вырасти в 1.4 раза, связано это с тем, что конденсаторы заряжаются до амплитудного напряжения, допустим у нас на трансформаторе напряжение 19В, а на конденсаторах напряжение уже будет 26.6В, при таком напряжении ничего не сгорит и всё будет хорошо. А если у нас на трансформаторе будет 30В то на конденсаторах будет напряжение 42В, при таком напряжении микросхема TL431 выйдет из строя, если кто-то не знал то эта микросхема выдерживает максимальное напряжение 36В, а при 42В она сгорит.

С первой частью БП мы закончили, предоставляю вам принципиальную схему данного узла.

Дальше нам потребуется сделать регулятор напряжения. Схему вы можете видеть перед собой, она не сложная и запуститься должна с первого раза.

Первое что нам потребуется запаять на плату так это три резистора: 2 резистора на 1К и один резистор на 100Ом.

Мощность резисторов не важна. Идеально подойдут резисторы с мощностью 0.125Вт.

Для регулировки напряжения нам потребуется найти резистор на 10К но можно взять и на 20К хоть на 50К работать будет, просто диапазон регулировки напряжение будет разным.

Его я рекомендую вынести на проводах. У меня завалялся вот такой разъем и я решил его сюда поставить.

Главным элементом схемы является микросхема TL431 она дешёвая и найти её будет просто.

Простыми словами можно сказать так, TL431 это управляемый стабилитрон и со своей задачей она справляется хорошо.

В дело пошли транзисторы. Один транзистор нужен маломощный я взял КТ602 но подойдут любые другие транзисторы с схожими характеристиками. Рекомендую брать BD139.

Ну а главным силовым транзистором у меня будет 2SC5200 он мощный и для БП в принципе подходит. Схема линейная, то есть всё лишнее напряжение транзистор перерабатывает в тепло! Не стоит брать транзисторы в корпусе ТО-220 они могут отдать 30-40Вт тепла не больше, мой транзистор может рассеять примерно 70Вт, рекомендую брать транзисторы в корпусе ТО-3 они спокойно могут отдать 100Вт тепла. Лучше всего брать транзистор КТ827 он составной и ток коллектора у него хороший и тип корпуса тоже хороший. Про него мы потом чуть позже вспомним.

2SC5200 тоже выведу на проводах. Также не забывайте изолировать все контакты в термоусадку.

На данном этапе схему можно уже проверять. Она у меня заработала, минимальное напряжение 2.5 вольта а максимальные почти 25в. На но самом деле максимальное напряжение около 17 вольт. Мы уже знаем что схема работает, поэтому можем паять дальше.

На базу транзистора кт602 желательно припаять конденсатор на 100мкф с ним схема будет работать лучше.

Дальше на выходе схемы припаиваем резистор на 10К он будет создавать небольшую нагрузку на выходе.

Ну и параллельно к резистору припаиваем электролит на 100мкф. Ну и про неполярный конденсатор тоже не забываем я взял пленку на 470 нФ. Без резистора на 10к конденсаторы будут долго разряжаться напряжение будет показываться некорректно.

Вторая часть блока питания готова.

Нам осталось всего на всего спаять схему терморегулятора, она не сложная, но работает хорошо. Скажу сразу, светодиод я подключил неправильно.

Схема питается от 12В, а на диодном мосту у нас целых 25В — это много. Поэтому схему мы будем запитывать через стабилизатор напряжения КРЕН8Б но вы можете брать любой другой современный аналог.

Стабилизатор я тоже выведу на проводах, потом мы его прикрутим к радиатору, так как при работе он будет греется. Микросхема греется из за того что она работает в линейном режиме.
На 1 и 3 ногу стабилизатора желательно припаять керамические конденсаторы 0.1мкф с ними будет лучше.

На выход стабилизатора я припаяю светодиод с токоограничительным резистором на 22К.

Теперь у нас есть индикатор работы блока питания.

В качестве датчика температуры у нас выступает терморезистор, при нагреве его сопротивление будет падать.

Для регулировки чувствительности схемы мы используем подстроечный резистор на 10К. Можно взять обычного переменника но я вам советую брать именно подстроечного резистора. С ним мы сможем более точно выставить нужную температуру срабатывания схемы.

А пропускать всю нагрузку через себя будет полевой транзистор irfz44n он поддельный но для данного случая он подходит сюда идеально, греется он не должен поэтому к радиатору мы его не будем прикручивать.

Также нам потребуются найти вентилятор я нашел его в компьютерном блоке питания. Он на 12В и дует более-менее нормально.

Подаём питание и проверяем схему и она у меня работает. Я настроил схему так что от температуры тела вентилятор начнет крутиться.

За кадром я тестировал схему и к сожалению китайский транзистор вышел из строя. Он не выдержал нагрузки 4А при напряжении 12В, транзистор к радиатору был прикручен.

Поэтому я возьму ранее упомянутого кт827 он точно оригинальный и по своим характеристикам он даже лучше.

Для охлаждения деталей нам потребуется радиатор чем он будет больше тем лучше. Все-таки схема работает в линейном режиме.

Сначала я прикручу транзистор, термопасту я не буду использовать так как корпус транзистора это коллектор.

Из обычного провода делаем клемму, должно получиться что-то типо такого.

Этот провод нужно прикрутить к радиатору.

Стабилизатор напряжения обязательно прикручиваем через специальную изолирующую прокладку с пластиковой шайбой.

Не забываем про диодный мост, тут я уже взял и намазал немного термопасты.

Термодатчик я прижал вот такой вот штукой, не очень красиво, но держится крепко. Но будьте внимательны датчик довольно хрупкий и может треснуть.

Ну и можно сказать что уже всё готово осталось только протестировать схему.
Большой мультиметр измеряет входное напряжение которое есть на трансформаторе, а мультиметр поменьше измеряет напряжение на выходе схемы. Схема прекрасно работает, напряжение регулируется. И это очень и очень хорошо.

Вместо трансформатора я подключу регулируемый блок питания и на входе буду регулировать напряжение и мы увидим как схема стабилизирует напряжение на выходе. На схеме я выставил напряжение 12 В на входе было почти 24В, сейчас я это напряжение буду менять, схема напряжение стабилизирует хорошо.

При напряжении 14В уже пошла просадка на выходе. Дальше на выходе я выставил 5В и на входе начал регулировать напряжение и уже при напряжении 7В пошла просадка на выходе. Получается так что на входное напряжение должно быть на несколько вольт выше чем выходное напряжение.

Ну а сейчас проведем тест под нагрузкой, в качестве нагрузки у нас будет вот такая традиционная лампочка.
Выставляем 12В и подключаем нагрузку.

При токе 3 А напряжение просело но не очень сильно, стабилизация хорошая.

Измерять температуру радиатора мы будем вот такой вот штукой.

Сейчас я хочу провести десятиминутный тест схемы под нагрузкой. Напряжение тоже самое 12В и ток тоже 3А ну, а входное напряжение на трансформаторе примерно будет 19В. Температура на радиаторе растет, напряжение на трансформаторе меняется в ту или иную сторону ну, а на выходе напряжение стабильное.

При температуре 38°C вентилятор начал крутиться, конечно он стоит неправильно но температура перестала расти, всё таки что-то вентилятор помогает.

Десяти минутный тест схема прошла без никаких проблем

Сейчас будет очень жёсткий тест схемы, вместо лампочки я подключил толстую нихромовую спираль. Под нагрузкой напряжение сильно не просело а ток был аж 15А. Ну схему я не буду мучать этим током так как она не рассчитана на него.

А на этом всё, надеюсь вам понравилась моя статья, всем пока!

Источник

% PDF-1.6 % 23 0 obj> эндобдж xref 23 90 0000000016 00000 н. 0000002478 00000 н. 0000002592 00000 н. 0000002716 00000 н. 0000003388 00000 н. 0000003929 00000 н. 0000004479 00000 н. 0000004778 00000 п. 0000005190 00000 п. 0000005329 00000 н. 0000005463 00000 п. 0000005606 00000 н. 0000005640 00000 н. 0000005908 00000 н. 0000006470 00000 н. 0000006729 00000 н. 0000007326 00000 н. 0000007584 00000 н. 0000007923 00000 п. 0000007947 00000 н. 0000008430 00000 н. 0000008454 00000 п. 0000008927 00000 н. 0000009037 00000 н. 0000009149 00000 п. 0000033950 00000 п. 0000059008 00000 п. 0000083483 00000 п. 0000105540 00000 н. 0000128580 00000 н. 0000151704 00000 н. 0000176969 00000 н. 0000202929 00000 н. 0000205577 00000 н. 0000219288 00000 н. 0000234343 00000 п. 0000260806 00000 н. 0000276029 00000 н. 0000276287 00000 н. 0000276355 00000 н. 0000276920 00000 н. 0000288094 00000 н. 0000288358 00000 п. 0000288426 00000 н. 0000288837 00000 н. 0000291372 00000 н. 0000301337 00000 н. 0000303985 00000 н. 0000304019 00000 н. 0000304091 00000 н. 0000304204 00000 н. 0000304538 00000 н. 0000307186 00000 н. 0000307220 00000 н. 0000307447 00000 н. 0000307814 00000 н. 0000307926 00000 н. 0000308078 00000 н. 0000308307 00000 н. 0000308691 00000 п. 0000308808 00000 н. 0000308960 00000 н. 0000309328 00000 н. 0000309747 00000 н. 0000309864 00000 н. 0000310006 00000 н. 0000310425 00000 н. 0000310519 00000 п. 0000310671 00000 п. 0000310942 00000 н. 0000311036 00000 н. 0000311188 00000 н. 0000348038 00000 н. 0000348310 00000 п. 0000348723 00000 н. 0000359842 00000 н. 0000360110 00000 н. 0000360178 00000 н. 0000360576 00000 н. 0000360602 00000 н. 0000361051 00000 н. 0000364740 00000 н. 0000393217 00000 н. 0000393290 00000 н. 0000407706 00000 н. 0000408055 00000 н. 0000408085 00000 н. 0000408150 00000 н. 0000408265 00000 н. 0000002096 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 112 0 obj> поток xb»c`X

Программируемый источник питания

на основе TL431 и двух биполярных транзисторов

TL431 и LM431 — относительно малошумящие, стабильные и недорогие шунтирующие регуляторы.Их можно использовать для создания всевозможных источников питания, включая программируемые источники питания, преимущества которых огромны. Вы можете запрограммировать выходное напряжение с помощью простых переключателей. Вы также можете запрограммировать выходное напряжение с помощью цифровых кодов, поступающих от микроконтроллера (MCU) или от порта принтера ПК. Вы можете индивидуально настроить любое выходное напряжение с помощью резисторов или подстроечных потенциометров до требуемых значений.

В этой статье представлен программируемый источник питания на основе TL431 (IC1) и двух биполярных транзисторов BD139 и TIP31 (T1 и T2).

Схема также включает инвертор 7406 (IC2), девять диодов 1N4007 (с D1 по D9), регулятор 7812 12 В (IC3), регулятор 7805 (IC4) на 5 В и несколько других компонентов.

Используя эту схему, вы можете получить около 18 В, 2 А на нерегулируемом выходе и от 3 до 15 В, 1 А регулируемый источник питания на основе цифрового программируемого входа, как показано в таблице I. CON4 соответственно.

Схема и работа программируемого источника питания с TL431

Принципиальная схема программируемого блока питания представлена ​​на рис.1. Питание от сети подается на трансформатор X1, который понижен до 18 В переменного тока, 2 А и подается на мостовой выпрямитель BR1. Предохранитель F1, резистор R15 и конденсатор C14 защищают X1 от внешнего перенапряжения. C6 — основной фильтрующий конденсатор, который должен быть не менее 2200 мкФ.

Рис. 1: Принципиальная схема программируемого источника питания

Напряжение, создаваемое TL431, регулируется потенциометрами VRx (VR1 — VR6) и может быть рассчитано по упрощенной формуле, приведенной ниже:

Vout = 2.5 В × (1 + R12 / (R13 + VRx))

Таким образом, максимальное выходное напряжение (Voutmax) рассчитывается как:

Voutmax = 2,5 В × (1 + 10 кОм / 2 кОм) = 2,5 В × 6 = 15 В

Потому что в данном случае R12 = 10 кОм, а R13 = 2 кОм. Минимальное выходное напряжение (Voutmin) рассчитывается как:

Voutmin = 2,5 В × (1 + 10 кОм / (2 кОм + 47 кОм) = 2,5 В x 1,2 = 3 В

Потому что в данном случае R12 = 10 кОм, R13 = 2 кОм и VRx = 47 кОм.

В таблице I показано, как можно установить выходное напряжение с помощью цифровых кодов от C0 до C5.

Максимальный выходной ток устанавливается переключателями S1, S2 и S3, как показано в Таблице II.

Строительство и испытания

Односторонняя печатная плата реального размера для программируемого источника питания показана на рис. 2, а расположение компонентов — на рис. 3. После сборки всех компонентов поместите печатную плату в коробку, чтобы можно было подключить к сети 230 В переменного тока. схема легко. CON2, CON3 и CON4 можно установить на задней стороне шкафа.J1 — J3, показанные на печатной плате, представляют собой просто перемычки. Закрепите VR1 — VR6 на передней панели для настройки выходного напряжения.

Рис. 2: Односторонняя печатная плата программируемого блока питания фактического размера Рис. 3: Компонентная схема печатной платы

Перед использованием схемы проверьте контрольные точки, указанные в Таблице III. После завершения схемы подключите CON5 к MCU или порту принтера ПК для установки различных выходных напряжений.
T1 и T2 следует устанавливать на общий радиатор с тепловой нагрузкой ниже 2 ° C / Вт.

Максимальная рассеиваемая мощность T2 может достигать 30 Вт, если у нас минимальное выходное напряжение 2,5 В и максимальный выходной ток 2 А.

Мы можем заменить Т1 и Т2 на силовой транзистор Дарлингтона с рассеиваемой мощностью не менее 75 Вт. Размер радиатора значительно уменьшится, если мы будем использовать охлаждающий вентилятор 12 В, подключенный к выходу вспомогательного регулятора напряжения 7812.

Регуляторы 7812 и 7805 следует устанавливать на радиаторах с тепловым сопротивлением ниже 20 ° C / Вт.Кроме того, мы можем установить максимальный выходной ток, используя комбинацию трех разомкнутых и замкнутых переключателей S1, S2 и S3.

Перед использованием схемы установите напряжение питания около 18–20 В от источника постоянного тока с защитой от короткого замыкания. Используйте VR1 и установите любое подходящее выходное напряжение, например 12 В. Теперь используйте VR2 и установите другое выходное напряжение, скажем, 10,8 В.

Аналогичным образом используйте остальные потенциометры для определения требуемых выходных напряжений. Установите функцию ограничения выходного тока, подключив S1, S2 и S3, как показано в Таблице II.Запрограммированное выходное напряжение доступно на CON2.

Загрузите PDF-файлы с компоновкой печатной платы и компонентов:

нажмите здесь

---

Петре Цв Петров был исследователем и доцентом в Техническом университете Софии (Болгария) и экспертом-лектором в OFPPT (Casablance), Королевство Марокко. Сейчас работает инженером-электронщиком в частном секторе Болгарии

% PDF-1.3 % 1 0 объект > поток конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 4 0 obj > поток hZKoGWyiMb

The TL431 And You — Ремонт блока питания Antec Aria AR300

TL431 и вы

Что такое TL431? Это один из многих широко распространенных трехконтактных программируемых эталонов, часто называемых программируемыми стабилитронами из-за того, что они имитируют регулирование напряжения в шунтирующем режиме стабилитрона.

Что такое шунтирующий регулятор? Это регулятор, который работает, потребляя столько тока, сколько он должен или может, через свои основные клеммы, чтобы предотвратить превышение напряжения на них установленного значения, аналогично тому, как устройства защиты от перенапряжения сокращают энергию перенапряжения. В случае программируемого опорного сигнала ток, который он шунтирует от катода к аноду, является функцией разности напряжений между напряжением, приложенным к его опорному выводу относительно его анода, и собственным внутренним опорным сигналом устройства, 2.5В в данном случае. Использование простого делителя напряжения между анодом и катодом для управления опорным выводом позволяет программировать любое шунтирующее напряжение от внутреннего опорного значения (V _Ref , привязанного к катоду) до максимального номинального напряжения при условии, что общая рассеиваемая мощность также остается в пределах. Если вы читали мой ремонт SL300, вы видели мою небольшую схему шунтирующего регулятора, которую я использовал, чтобы снизить импульсный выход 5VSB примерно до 5,2 В с помощью транзистора PNP для увеличения тока шунта.

TL431 и его бесчисленные варианты от различных производителей систем управления питанием и линейных интегральных схем представляют собой изоленту измерительной электроники. Они используются повсюду, где необходимо сопоставить какой-то входной сигнал с известным количеством, и существует множество творческих способов их использования. В случае источников питания они функционируют как компараторы для управления оптопарами обратной связи благодаря своей гибкости и простоте: два резистора для задания соотношения опорных выводов, которое устанавливает порог компаратора, один резистор для ограничения тока через оптопару, * 431 и оптопара, всего пять частей, семь, если вы включаете RC-фильтр для улучшения переходной характеристики.Конечно, у него есть и другие распространенные применения, такие как управление скоростью вращения вентилятора и объединение (ORing) выходных сигналов обратной связи от провода дистанционного считывания 3,3 В, как это было в случае как SL300, так и AR300.

Это фактическая цепь обратной связи 5VSB в AR300. Если напряжение 5VSB ниже примерно 5,1 В, резисторный делитель опускает опорный вывод ниже 2,5 В, опорный сигнал перестает потреблять ток, и напряжение на его катоде повышается до напряжения шины за вычетом падения напряжения на диоде оптопары. Если выход больше 5.1 В, цепь резисторов вытягивает опорный вывод выше 2,5 В, катодный ток увеличивается, включается оптопара, сигнализируя первичной стороне о снижении мощности.

Глядя на напряжения около 431 AR300, мы видим опорный вывод на уровне 2,74 В и анод на 0 В, что означает, что он должен быть полностью включен. Это дополнительно подтверждается катодно-анодным напряжением 2,05 В (V _KA ). На пути от катода к аноду в 431 и прямых эквивалентах есть три падения напряжения на переходе база-эмиттер и около 0.По 65 В, 2 В — это минимально возможное напряжение шунта. Нет никаких сомнений в том, что оптопара и ее токоограничивающий резистор видят баланс 12 В, присутствующий в настоящее время на выходе 5VSB.

Судя по всему, 431 работает отлично. Его состояние согласуется с тем, что эталонный шунт пытается прижать катод так сильно, как только может. Пора переходить к следующему шагу: светодиоду оптопары.

Как выглядит сигнал на светодиодах фотокупера в действии? Я рад, что вы спросили, так как у меня есть снимок экрана — это то изображение 10VSB, к которому я сказал, что вернусь позже.Сейчас позже.

Вот что происходит со светодиодами оптопары обратной связи 5VSB, когда выход 5VSB начинает нарастать после подключения источника питания. Пока выход 5VSB не достигнет 5 В, напряжение на светодиодах стабилизируется примерно на 1 В из-за минимальной рабочей нагрузки TL431. ток около 100 мкА. Однако вскоре после того, как источник питания 5VSB проходит отметку 5V у вертикального курсора, напряжение на ИК-светодиоде увеличивается до 1,5 В, что указывает на значительное увеличение тока через него. Вы также можете увидеть, как напряжение на аноде и катоде светодиода падает примерно на 2 В при включении TL431.При 5VSB при 12 В, аноде светодиода на 3,6 В и промежуточном сопротивлении 75 Ом закон Ома требует, чтобы через них проходило около 112 мА, что чуть более чем вдвое больше, чем рассчитан светодиод оптопары 817, и немного больше, чем 100 мА у TL431. указан в.

Несмотря на большой ток, протекающий через светодиод, он, похоже, все еще ведет себя как обычный инфракрасный светодиод, поэтому я склонен полагать, что он все еще в отличном состоянии после, возможно, недель работы на более чем удвоенной номинальной мощности.Я не проводил измерений, пока источник питания был подключен к материнской плате, поэтому я не знаю, чему в то время подвергались материнская плата и выход 5VSB, и у меня не было намерения подключать его обратно, чтобы узнать. Интересно, как долго это могло бы продолжаться, если бы мне не пришлось использовать Pentium 4 еще какое-то время. Если бы светодиод оптопары вышел из строя, не было бы никакой обратной связи, и все могло бы стать намного хуже.

Тот факт, что на выходе 5VSB действительно было 5В (если вы не обращаете внимания на переходные процессы переключения до того, как я добавил внешние конденсаторы или заменил внутренние), указывает на то, что первичная сторона контура обратной связи по крайней мере вроде работала, как и у SL300. После расследования выяснилось, что износ не стал хуже.

Больше не на что смотреть в относительной безопасности вторичной стороны. Пора начать ковыряться в первичной стороне.

Блоки питания

для начинающих, часть 3

Блоки питания для начинающих, часть 3

Ранее во второй части нашей серии видеоуроков для источников питания для начинающих мы объяснили, как тестировать и использовать нерегулируемые источники питания, и показали, как нерегулируемый источник питания испытывает трудности с контролем своей выходной мощности.Здесь, в части 3 нашей серии видеоуроков, мы рассмотрим линейные источники питания и покажем, как последовательные и шунтирующие регуляторы намного лучше управляют своим выходом.

Посмотрите наш видеоурок, Часть 3, чтобы узнать больше!

После стенограммы видеоурока

Время: 0: 00с Привет, я Крис Ричардсон, и я инженер-электроник, специализирующийся на источниках питания. Это третья часть серии веб-семинаров для энтузиастов источников питания, которые не обязательно имеют образование инженеров силовой электроники.

Пока что в первой и второй частях мы собрали базовое оборудование для тестирования источников питания, не тратя целое состояние, а затем мы нашли и протестировали несколько старых нерегулируемых источников питания. Теперь пришло время оценить и протестировать самый старый и самый простой тип регулируемого источника питания, известный как линейный регулятор .

Стабилитроны и шунтирующие регуляторы

Время: 0: 27с На схеме слева изображен дискретный линейный стабилизатор , состоящий из стабилитрона и резистора R _S .Все, что делает резистор, — это ограничивает ток. Если бы его не было, входной источник питания либо расплавил бы стабилитрон слишком большим током, либо сам входной источник вышел бы за свой собственный предел тока.

Такая схема очень и очень дешевая, но допуск по выходному напряжению зависит от напряжения стабилитрона, V _Z , а это зависит от тока нагрузки, температуры и естественного распределения самого V _Z от части в части. Для меня вопрос о том, регулируется ли этот тип питания или нет, но это хорошее введение в настоящие регулируемые схемы, которые появятся позже.Поскольку активный элемент параллелен нагрузке, мы говорим, что он «шунтирует нагрузку», отсюда и название Shunt Regulator .

TL431 Цепь шунтирующего регулятора

Время: 1: 08с Справа — аналогичная схема, в которой для большей точности используется настоящая интегральная схема. TL431 и его варианты встречаются повсюду в мире источников питания, но не часто используются в качестве шунтирующих регуляторов, как мы видим здесь. TL431 настолько похож по своим функциям на настоящий стабилитрон, что, как я показал, символ часто изображается как стабилитрон.

Энергетические продукты

Магазин Arrow.com предлагает широкий выбор силовых продуктов и аксессуаров от ведущих производителей, включая Analog Devices, Texas Instruments, ON Semiconductor, Fairchild, ST Microelectronics, Linear Technology, Molex, Bourns и других. Покупайте в Интернете аккумуляторы, фильтры для линий электропередач, компоненты управления питанием, блоки питания и другие аксессуары. Отфильтруйте по категории, производителю и соответствию требованиям ROHS, чтобы найти идеальный источник питания для вашего дизайна.

Резистор R _S по-прежнему ограничивает ток и должен соответствовать минимальному и максимальному пределу, но теперь резисторы R _TOP и R _BOTTOM делят часть V _OUT и возвращают его на опорный вывод.Внутри TL431 находятся активные транзисторы, а вывод Ref позволяет V _OUT изменяться от опорного напряжения до V _IN минус примерно 1 вольт. Этот 1 вольт является так называемым выпадающим напряжением, и мы обсудим это подробно на следующих слайдах в сегментах видео.

Время: 1: 53с Здесь я показываю очень простое решение шунтирующего регулятора на основе TL431. Здесь, на этой макетной плате (макетная плата), у меня есть фактический токоограничивающий резистор TL431 и R _S , а на задней стороне — синий десятиоборотный прецизионный потенциометр 50 кОм.

Итак, это оба, R _TOP и R _BOTTOM или R _A и R _B , поэтому, если бы я повернул этот диск, я бы отрегулировал выходное напряжение. Я настроил его на 5 вольт, что было бы типично для чего-то вроде Arduino.

Время: 2: 33с Это нерегулируемый источник питания для телефона, который моя кошка решила убить, поэтому, если я включу его, то мы увидим, что у нас чуть менее 10 вольт на входе и 5 вольт на выходе.

Показания напряжения мультиметра

Следующее испытание, которое я собираюсь провести, — приложить нагрузку и показать, что этот регулятор по-прежнему поддерживает выходное напряжение под нагрузкой.

Линейный шунтирующий регулятор под нагрузкой

Время: 2: 55 с Вот та же схема, но теперь она нагружена 75 Ом, которые два силовых резистора по 150 Ом помещены параллельно. Вы можете видеть, что входное напряжение немного упало, но выходное напряжение все еще сохраняется.

Еще раз, шунтирующий стабилизатор на основе TL431 подключен к его нагрузке 66 мА или 75 Ом, и то, что я хочу показать здесь на экране, — это пульсация желтого цвета, это входное напряжение, и насколько красиво и плавно те же вольт на деление выходное напряжение.Вот что на самом деле делает для нас шунтирующий регулятор.

TL431 Напряжение шунтирующего регулятора

Другой пример: если вы используете источник питания Arduino, это может убрать слишком высокое напряжение и слишком много пульсаций, сделать его красивым и плавным и дать 5 вольт, которые нужны Arduino.

Испытания и измерения

Arrow.com предлагает огромный выбор продуктов и принадлежностей для испытаний и измерений от ведущих производителей отрасли, включая Rigol Technologies, Mueller Electric, Pomona, TDK, SKS и B&K Precision.Покупайте в Интернете все свое электрическое испытательное оборудование и измерительные аксессуары, включая настольные источники питания, осциллографы, генераторы сигналов, испытательные зажимы, провода и пробники. Отфильтруйте по производителю, категории продукта и подробной спецификации, чтобы найти лучший инструмент для тестирования и измерения для вашего проекта.

Время: 3: 43 с Вот последний тест шунтирующего регулятора, который хорошо объясняет, почему шунтирующие регуляторы не используются, за исключением ситуаций с очень низким энергопотреблением. Итак, я кое-что изменил, теперь этот мультиметр фактически измеряет входной ток.Таким образом, сюда входит нерегулируемый источник питания, который измеряется, поскольку мы сейчас используем его как амперметр, и снова включается в цепь.

Прямо сейчас у меня подключена нагрузка, и мы видим, что она потребляет около шестидесяти миллиампер (60 мА). Что я собираюсь сделать сейчас, так это отключить нагрузку, и вы увидите, что есть переходный процесс, но затем ток сразу вернется в норму. Верхнее напряжение остается неизменным, но из-за наличия здесь резистора шунтирующий стабилизатор всегда потребляет ток нагрузки.Так что, если ваша схема работает без нагрузки, вы все еще используете электроэнергию, и некоторые могут сказать, что ее тратят впустую.

Линейные регуляторы серии

Время: 4: 33сЭти более сложные линейные источники питания известны как «последовательные регуляторы». Как следует из названия, транзистор, работающий в своей линейной активной области, идет последовательно с нагрузкой. Токоограничивающий резистор R _S здесь не нужен, что позволяет экономить электроэнергию.

Время: 4:48 с. Схема слева похожа на стабилитрон шунтирующего стабилизатора в том, что она выдает одно и только одно значение выходного напряжения.Однако внутри 7809 есть последовательные стабилизаторы с фиксированными выходными напряжениями — пара резисторов делителя напряжения обратной связи, таких как R ₁ и R ₂ в правой цепи.

В обоих типах цепь обратной связи регулирует напряжение на активных выводах транзистора. Этот транзистор часто называют проходным элементом, поскольку он пропускает ток от входа к выходу. Активное напряжение постоянно регулируется для поддержания желаемого выходного напряжения, и такую ​​схему также называют делителем напряжения или напряжения.

Другой способ подумать об этом — представить резисторный делитель с верхним резистором, R _TOP активно регулируется, а нижний резистор, R _BOTTOM — это нагрузка.

Линейный стабилизатор напряжения серии LM317

Время: 5: 30с Здесь я показываю линейный стабилизатор напряжения серии LM317. Это такая же печатная плата, что и само устройство. Это резистор с минимальной нагрузкой, который этому устройству требуется от двух до трех миллиампер для правильной регулировки, но это намного меньше, чем 60 мА, которые мы использовали с шунтирующим стабилизатором, и снова здесь 10-витковый потенциометр для регулировки выходного напряжения, и Я настроил его так, чтобы на выходе было 5 вольт.

Наконец-то пришло время по-настоящему использовать блок питания ATX, который мы превратили в настольный блок питания. Итак, я собираюсь использовать здесь вход 12 вольт, и есть очень шумный вентилятор, поэтому вы можете сказать, что я на самом деле его использую, а здесь 12 вольт на входе и 5 вольт на выходе.

Время: 6: 23 с. Здесь снова к линейному стабилизатору серии LM317 будут подключены силовые резисторы на четыре Ом, и если мы посмотрим на экран осциллографа, снова желтый, это входное напряжение, теперь это выход импульсного регулятора.

Обратите внимание, что временное разделение намного более жесткое, потому что это не пульсация 100 Гц, а, вероятно, пульсация 100 кГц, и часть шума попадает на выход, но синий, который является выходом, намного более плавный.

Напряжение линейного регулятора серии LM317

Время: 6: 51с Регулятор серии обычно способен выдавать намного больший ток, чем шунтирующий регулятор, а LM317 способен выдавать более 1 ампер. Я тут кое-что поменял, и теперь оранжевый мультиметр измеряет мое выходное напряжение, а синий мультиметр измеряет выходной ток.

Вот эти два силовых резистора по 8 Ом, подключенные параллельно, чтобы получить нагрузку около 4 Ом. Поэтому, когда я их подключаю, схема начинает потреблять более одного усилителя, и теперь управление здесь в порядке, но имейте в виду, что здесь нет выходных конденсаторов, и мы не делаем измерения по Кельвину (4-контактное измерение) нагрузка.

Время: 7: 28 с

Линейный регулятор серии с низким падением напряжения

Время: 7: 40 с Регуляторы серии 780x и LM317 часто называют «регуляторами NPN», потому что их проходные элементы представляют собой транзисторы с биполярным переходом npn. Это отличные детали, и некоторым из их дизайнов более 40 лет, и они все еще остаются в силе.

Но их самый большой недостаток — большое падение напряжения. Это минимальная разница между входным и выходным напряжением, необходимая для правильного регулирования цепи, и составляет около 2.5 вольт для регуляторов NPN. LDO, что означает «стабилизатор с низким падением напряжения», использует транзисторы PNP или, чаще, полевые МОП-транзисторы, чтобы максимальное выходное напряжение максимально приближалось к минимальному входному напряжению. Некоторые части близки к 100 мВ или меньше.

Это идеально подходит для современных схем, где вы можете захотеть упасть с 1,8 вольт до 1,5 вольт. Одним из примеров является схема, показанная слева, и упрощенная блок-схема внутренней части LTC3025, показанная справа. Теоретически эта схема может стабилизироваться до падения напряжения, которое чуть выше тока нагрузки, умноженного на сопротивление MOSFET в открытом состоянии, M1 (V = I _LOAD * R _ON ).

Время: 8:43 с Вы можете лучше увидеть этот гигантский радиатор, когда я проведу тепловой эксперимент, и мы сравним его с LM317, у которого не было радиатора.

Прямо сейчас нет нагрузки, и у меня есть все четыре этих силовых резистора по 8 Ом параллельно, чтобы получить нагрузку 2 Ом. Входное напряжение номинально 3.3 вольта поступают от источника питания ATX, и я также использую 12 вольт для питания секции управления, и именно так этот чип действительно может получить такое низкое падение напряжения, как более высокое напряжение, которое фактически питает и управляет воротами этого nMOSFET.

Итак, что происходит, когда я фактически подключаю нагрузку (2 Ом), мы видим, что входное напряжение падает. Дело не в том, что блок питания ATX не может отдавать весь ток, проблема в падении напряжения во всех этих длинных тонких проводах.

Я хочу, чтобы вы обратили внимание, что выходное напряжение падает только до 2,1 вольт. Предполагается, что оно составляет 2,8 В без нагрузки, но с нагрузкой мы видим, что выпадение составляет около 100 мВ или около того.

Время: 10:09 с Желтый мультиметр — это входной ток, синий — выходной ток, а это устройство — LM317, используемое в качестве источника постоянного тока.

Вы можете видеть, что на выходе почти нет тока, вход потребляет около 150 мА, и это из-за этого минимального нагрузочного резистора внизу. Однако, когда я начинаю увеличивать нагрузку на выходе, замечаю, что входной ток равен выходному току плюс 150 мА или около того. Когда я поворачиваю его до максимума, вы можете видеть, что они отслеживаются.

Тепло — сколько допустимо

Время: 10: 50с Во второй части мы увидели, что громоздкие линейные трансформаторы нерегулируемых источников питания практически не нагреваются даже при максимальной нагрузке.С линейными регуляторами тепло — это гораздо более насущная проблема. Рассеиваемая мощность легко предсказать, так как она равна V _IN минус V _OUT , умноженному на ток нагрузки, (V _IN -V _out ) * I _L .

Инженеры принимают во внимание наихудший случай, максимальное входное напряжение, V _{IN (макс.)} и максимальный ток нагрузки, I _{L (макс.)} . Как правило, полупроводниковым корпусам может потребоваться около 1 Вт, прежде чем они станут слишком горячими.Больше 1 ватта, тогда нужен радиатор или принудительный обдув (вентилятор).

Но насколько жарко, это слишком жарко, но это зависит от многих факторов, таких как температура окружающей среды, поток воздуха, наличие поблизости чувствительных компонентов, таких как алюминиевые электролитические конденсаторы, а также кое-что более важное, как долго должен работать источник питания.

Тепловое испытание регулятора с низким падением напряжения

Время: 11:38 сУ меня есть 2,8 вольта, а выходной ток нагрузки составляет 1,32 ампера. Термопара помещается внутри зажима этого большого радиатора и показывает только 35 ^o C.

Я сниму его и прикреплю к язычку, который является самой горячей частью полевого МОП-транзистора, чтобы посмотреть, смогу ли я увидеть, какая там температура. Теперь это нагревается намного быстрее. Счетчик, вероятно, достигает где-то около 40 ^o ° C или около того, и для меня это нормально, если оно не достигает значения более 50 ^o ° C, тогда я думаю, что это совершенно безопасно.

Время: 12: 39с На этом завершается третья часть, посвященная источникам питания для устройств, не относящихся к EE. Не пропустите четвертую часть, в которой мы рассмотрим импульсные источники питания и, безусловно, самую интересную тему.

От себя и от имени Electronics-Tutorials.ws, спасибо за просмотр и за то, как увидеть вас в четвертой части.

Конец транскрипции видеоурока.

Вы можете найти дополнительную информацию и отличное руководство по линейным источникам питания, перейдя по этой ссылке: Variable Linear Power Supply.

В части 4 нашего видеоурока по источникам питания для начинающих мы рассмотрим использование импульсных источников питания и увидим, как понижающие и повышающие преобразователи могут увеличивать (повышать) или понижать (понижать) выходное напряжение.

(PDF) Проектирование с использованием TL431

К сожалению, для многих встроенных источников питания резистор смещения

встроен в контроллер и не может быть легко заменен

.Это часто вынуждает оптопару работать в слаботочной области

, и конструкция контура нарушается.

66 .. TTLL443311 CCoommpplleettee CCoommppeennssaattiioonn

Два тракта обратной связи конфигурации TL431 объединяют

, чтобы дать полную компенсацию, как показано на рисунке 7. Коэффициент усиления интегрального

, показанный синим цветом, преобладает на низких частотах, и

второй путь обратной связи через резистор смещения доминирует

на средних и высоких частотах.

Итоговая общая компенсация отображается красным цветом. Это по-прежнему

желаемая компенсация типа II, оптимальная для управления в режиме тока

. Однако конструкция точек излома частоты

теперь более сложна и определяется другими компонентами

, а не только частями обратной связи вокруг усилителя ошибки.

Важными конструктивными особенностями являются:

1. Усиление средней полосы определяет частоту кроссовера

. Это зависит от резисторов R

4

и R

5

,

и коэффициента передачи тока оптопары.Эти компоненты

следует выбирать в первую очередь при проектировании контура

.

2. Нулевая компенсация. Это происходит, когда коэффициент усиления интегратора

, образованный R1 и C1, равен единице. Обычно мы устанавливаем этот ноль примерно на одну треть частоты кроссовера

контура управления.

3. Полюс высокочастотный. Это определяется характеристикой оптрона

и точкой смещения. Мы

обычно стремимся сделать это как можно выше.

Я встречал многочисленные схемы питания, в которых

TL431 использовался только как стабилитрон, без использования усилителя

для усиления низких частот. Это почти всегда выполняется

, потому что разработчик не понимает сложных действий различных контуров и не имеет доступа к оборудованию для измерения отклика частоты

для подтверждения стабильной конструкции

. Штрафом является очень плохая переходная характеристика и плохое регулирование постоянного тока

.Правильное использование

усилителя TL431 стоит всего несколько центов, но, конечно, для этого требуются более высокие инженерные навыки

.

77 .. TTLL443311 LLoooopp MMeeaassuurreemmeenntt

TL431, когда он используется в качестве усилителя ошибок, как показано на

Рис. 2, на самом деле является удивительно хорошей деталью по очень доступной цене —

. При использовании в своей нормальной конфигурации развязки,

, как показано на рисунке 3, он по-прежнему является очень хорошим компонентом,

, но в петле на всех частотах преобладает отклик оптопары

.

Если вы собираетесь использовать эту схему для компенсации (а также

большой процент коммерческих расходных материалов), вы ДОЛЖНЫ,

повторять, ДОЛЖНЫ измерить результирующее усиление контура, чтобы убедиться, что

у вас надежно стабильный система. Полная стабильность вашей системы питания

, использующей схему TL431, зависит от величин

, которые могут быть очень переменными. Коэффициент усиления и полоса пропускания

оптопары могут меняться от детали к детали, а также значительно изменяются в зависимости от времени и температуры.

Будьте осторожны при измерении петли. Важно, чтобы

вы нарушили оба пути обратной связи путем ввода, как показано на рис. 8

. Это обеспечит правильное усиление контура системы.

Если вы попытаетесь измерить контур в точке A или B

, показанной на этом рисунке, результаты измерения не будут особенно полезными для проектирования контура с хорошей компенсацией.

Дополнительная действительная точка для ввода и измерения находится в

точке C, на первичной стороне границы изоляции,

, хотя это иногда труднее реализовать из-за

линейных напряжений.

88 TTLL443311 wwiitthh SSeeccoonndd SSttaaggee FFiilltteerr

И последнее замечание об использовании схемы TL431: в некоторых приложениях

катионов требуется фильтр второй ступени для создания малошумящего выхода источника питания

, как показано на Рисунок 9а. В этой конфигурации один контур обратной связи замыкается через R

5

слева от катушки индуктивности второго каскада

, а другой контур обратной связи

через интегратор справа от катушки индуктивности фильтра. , а

— выход блока питания.

Очень интересная и полезная схема. Пока резонанс фильтра второй ступени

должным образом затухает, а его частота

находится далеко за первым нулем компенсации TL431 com-

, схема будет стабильной. График Боде на Рисунке

9b ясно показывает, почему. Дополнительная фазовая задержка и полюса фильтра второй ступени

проявляются непосредственно в контуре через интегратор

, но это не определяет отклик контура, когда

коэффициент усиления интегратора меньше единицы — за пределами нуля

от общей компенсации.

4

©

Copyright 2005 Switching Power Magazine

Рисунок 7: Конечное усиление компенсации TL431

Рисунок 8: Точки измерения контура TL431

Проектирование с TL431

Шунтирующий стабилизатор служит недорогим операционным усилителем в источниках питания 9000

Разработанная как трехконтактный шунтирующий стабилизатор, популярная микросхема TL431, поставляемая из разных источников, предлагает разработчикам множество интересных возможностей, выходящих за рамки ее предполагаемого применения.Внутри TL431 состоит из прецизионного источника опорного напряжения, операционного усилителя и шунтирующего транзистора (, рис. 1а, ). В типичном стабилизаторе напряжения добавление двух внешних резисторов, R _A и R _B , устанавливает шунтирующее выходное напряжение на нижнем конце нагрузочного резистора R _S (, рис. 1b, ).

Рисунок 1 Несмотря на блок-схему, TL431 является внутренне сложным (a), но вам нужно всего три внешних резистора, чтобы использовать TL431 в базовой схеме шунтирующего стабилизатора (b).

На сегодняшнем рынке блоков питания снижение затрат является движущей силой большинства конструкций, о чем свидетельствуют азиатские производители, которые прибегли к экономии средств на свои блоки питания за счет использования односторонних печатных плат. Эта идея конструкции показывает, как трехконтактный шунтирующий стабилизатор может заменить более дорогой обычный операционный усилитель в конструкции преобразователя мощности.

Импульсный источник питания использует гальванически изолированную часть обратной связи схемы ШИМ (, рис. 2, ).В схемах, в которых отсутствует усилитель напряжения, шунтирующий стабилизатор может служить недорогим операционным усилителем. Резисторы R _, и R устанавливают выходное постоянное напряжение источника питания, а оптрон IC ₂ обеспечивает гальваническую развязку. Резистор R ₁ обеспечивает смещение для оптрона и TL431, IC ₁ . Резистор R ₃ и стабилитрон D ₁ устанавливают фиксированное напряжение смещения, чтобы гарантировать, что резистор смещения R ₁ не образует цепь обратной связи. Резисторы R ₁ и R ₂ регулируют усиление через оптрон.В большинстве конструкций отношение R ₂ к R ₁ составляет примерно 10: 1.

Рисунок 2 TL431 заменяет более дорогой операционный усилитель в схеме ШИМ-стабилизатора с обратной связью этого источника питания.