Как изменить выходное напряжение блока питания ноутбука
При помощи этой инструкции можно изменить выходное напряжение практически любого импульсного блока питания, а не только того что от ноутбука. Все они почти работают по одному принципу и схемой не особо отличаются.
К примеру, если у вас остался ненужный блок питания на 19 В, то его запросто можно переделать под 12 В, и, скажем, питать от него светодиодную ленту.
Меняем напряжение источника питания
Теперь разберемся подробнее. Всю плату импульсного источника можно условно разделить на два раздела. Центром является высокочастотный трансформатор, это самая массивная деталь на плате. Слева расположена низковольтная чать, а справа высоковольтная.
Высоковольтная часть имеет обратную связь с низковольтной по средствам оптрона, которым управляет микросхема-стабилизатор «TTL431» или аналогичная.
То есть, когда напряжение на выходе достигает необходимого значение, стабилизатор это отслеживает и передает сигнал через оптопару на контроллер в высоковольтной части. Так осуществляется стабилизация тока и напряжения блоком питания.
Стабилизатор «TTL431» имеет регулируемые параметры, которые задаются цепочкой смещения, которая состоит из двух резисторов.
Один резистор всегда идет на плюс, другой на минус. Чтобы изменить выходное напряжение, необходимо изменить соотношение этих резисторов. Тут действует правило: если напряжение на входе стабилизатора будет увеличиваться, то выходное напряжение будет уменьшаться и наоборот.
И тут есть два способка как поступить, чтобы изменить напряжение на выходе:- — Допаять резистор сверху.
- — Выпаять оба резистора и впаять вместо них потенциометр.
В данном примере идем по второму пути. Выпаиваем оба резистора.
Включение и испытания
Перед включением обязательно выставьте потенциометр в среднее положение. Второе: если вы решили увеличить выходное напряжение, то обязательно нужно проверить номинал выходных конденсаторов, чтобы они были рассчитаны на новое напряжение.
Производим регулировку.
Результат
Что касается конкретно компьютерного блока питания, с начальным напряжением 19 В, то его запросто можно перенастроить на любое напряжение в диапазоне 9-22 В.
Теперь те, у которых дома валяются бесхозно источники питания от ноутбуков могут их переделать и использовать по своим нуждам для новых целей.
Смотрите видео
| Метки: |
Как повысить ампераж у блока питания – как усилить ток?
Как увеличить ток?
Что такое напряжение, как понизить и повысить напряжение
Напряжение и сила тока — две основных величины в электричестве. Кроме них выделяют и ряд других величин: заряд, напряженность магнитного поля, напряженность электрического поля, магнитная индукция и другие. Практикующему электрику или электронщику в повседневной работе чаще всего приходится оперировать именно напряжением и током — Вольтами и Амперами. В этой статье мы расскажем именно о напряжении, о том, что это такое и как с ним работать.
Определение физической величины
Напряжение это разность потенциалов между двумя точками, характеризует выполненную работу электрического поля по переносу заряда из первой точки во вторую. Измеряется напряжение в Вольтах. Значит, напряжение может присутствовать только между двумя точками пространства. Следовательно, измерить напряжение в одной точке нельзя.
Потенциал обозначается буквой «Ф», а напряжение буквой «U». Если выразить через разность потенциалов, напряжение равно:
U=Ф1-Ф2
Если выразить через работу, тогда:
U=A/q,
где A — работа, q — заряд.
Измерение напряжения
Напряжение измеряется с помощью вольтметра. Щупы вольтметра подключают на две точки напряжение, между которыми нас интересует, или на выводы детали, падение напряжения на которой мы хотим измерить. При этом любое подключение к схеме может влиять на её работу. Это значит, что при добавлении параллельно элементу какой-либо нагрузки ток в цепи изменить и напряжение на элементе измениться по закону Ома.
Вывод:
Вольтметр должен обладать максимально высоким входным сопротивлением, чтобы при его подключении итоговое сопротивление на измеряемом участке оставалось практически неизменным. Сопротивление вольтметра должно стремиться к бесконечности, и чем оно больше, тем большая достоверность показаний.
На точность измерений (класс точности) влияет целый ряд параметров. Для стрелочных приборов – это и точность градуировки измерительной шкалы, конструктивные особенности подвеса стрелки, качество и целостность электромагнитной катушки, состояние возвратных пружин, точность подбора шунта и прочее.
Для цифровых приборов — в основном точность подбора резисторов в измерительном делителе напряжения, разрядность АЦП (чем больше, тем точнее), качество измерительных щупов.
Для измерения постоянного напряжения с помощью цифрового прибора (например, мультиметра), как правило, не имеет значения правильность подключения щупов к измеряемой цепи. Если вы подключите положительный щуп к точке с более отрицательным потенциалом, чем у точки, к которой подключен отрицательный щуп — то на дисплее перед результатом измерения появится знак «–».
А вот если вы меряете стрелочным прибором нужно быть внимательным, При неправильном подсоединении щупов стрелка начнет отклоняться в сторону нуля, упрется в ограничитель. При измерении напряжений близких к пределу измерений или больше она может заклинить или погнуться, после чего о точности и дальнейшей работе этого прибора говорить не приходится.
Для большинства измерений в быту и в электронике на любительском уровне достаточно и вольтметра встроенного в мультиметры типа DT-830 и подобных.
Чем больше измеряемые значения — тем ниже требования к точности, ведь если вы измеряете доли вольта и у вас погрешность в 0.1В — это существенно исказит картину, а если вы измеряете сотни или тысяч вольт, то погрешность и в 5 вольт не сыграет существенной роли.
Что делать если напряжение не подходит для питания нагрузки
Для питания каждого конкретного устройства или аппарата нужно подать напряжение определенной величины, но случается, так что имеющийся у вас источник питания не подходит и выдает низкое или слишком высокое напряжение. Решается эта проблема разными способами, в зависимости от требуемой мощности, напряжения и силы тока.
Как понизить напряжение сопротивлением?
Сопротивление ограничивает ток и при его протекании падает напряжение на сопротивление (токоограничивающий резистор). Такой способ позволяет понизить напряжение для питания маломощных устройств с токами потребления в десятки, максимум сотни миллиампер.
Примером такого питания можно выделить включение светодиода в сеть постоянного тока 12 (например, бортовая сеть автомобиля до 14.7 Вольт). Тогда, если светодиод рассчитан на питание от 3.3 В, током в 20 мА, нужен резистор R:
R=(14.7-3.3)/0.02)= 570 Ом
Но резисторы отличаются по максимальной рассеиваемой мощности:
P=(14.7-3.3)*0.02=0.228 Вт
Ближайший по номиналу в большую сторону — резистор на 0.25 Вт.
Именно рассеиваемая мощность и накладывает ограничение на такой способ питания, обычно мощность резисторов не превышает 5-10 Вт. Получается, что если нужно погасить большое напряжение или запитать таким образом нагрузку мощнее, придется ставить несколько резисторов т.к. мощности одного не хватит и ее можно распределить между несколькими.
Способ снижения напряжения резистором работает и в цепях постоянного тока и в цепях переменного тока.
Недостаток — выходное напряжение ничем нестабилизировано и при увеличении и снижении тока оно изменяется пропорционально номиналу резистора.
Как понизить переменное напряжение дросселем или конденсатором?
Если речь вести только о переменном токе, то можно использовать реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление есть только в цепях переменного тока, это связно с особенностями накопления энергии в конденсаторах и катушках индуктивности и законами коммутации.
Дроссель и конденсатор в переменном токе могут быть использованы в роли балластного сопротивления.
Реактивное сопротивление дросселя (и любого индуктивного элемента) зависит от частоты переменного тока (для бытовой электросети 50 Гц) и индуктивности, оно рассчитывается по формуле:
где ω – угловая частота в рад/с, L-индуктивность, 2пи – необходимо для перевода угловой частоты в обычную, f – частота напряжения в Гц.
Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его емкости (чем меньше С, тем больше сопротивление) и частоты тока в цепи (чем больше частота, тем меньше сопротивление). Его можно рассчитать так:
Пример использования индуктивного сопротивление — это питание люминесцентных ламп освещения, ДРЛ ламп и ДНаТ. Дроссель ограничивает ток через лампу, в ЛЛ и ДНаТ лампах он используется в паре со стартером или импульсным зажигающем устройством (пусковое реле) для формирования всплеска высокого напряжения включающего лампу. Это связано с природой и принципом работы таких светильников.
А конденсатор используют для питания маломощных устройств, его устанавливают последовательно с питаемой цепью. Такой блок питания называется «бестрансфоматорный блок питания с балластным (гасящим) конденсатором».
Очень часто встречают в качестве ограничителя тока заряда аккумуляторов (например, свинцовых) в носимых фонарях и маломощных радиоприемниках. Недостатки такой схемы очевидны — нет контроля уровня заряда аккумулятора, их выкипание, недозаряд, нестабильность напряжения.
Как понизить и стабилизировать напряжение постоянного тока
Чтобы добиться стабильного выходного напряжения можно использовать параметрические и линейные стабилизаторы. Часто их делают на отечественных микросхемах типа КРЕН или зарубежных типа L78xx, L79xx.
Линейный преобразователь LM317 позволяет стабилизировать любое значение напряжения, он регулируемый до 37В, вы можете сделать простейший регулируемый блок питания на его основе.
Если нужно незначительно снизить напряжение и стабилизировать его описанные ИМС не подойдут. Чтобы они работали должна быть разница порядка 2В и более. Для этого созданы LDO(low dropout)-стабилизаторы. Их отличие заключается в том, что для стабилизации выходного напряжение нужно, чтобы входное его превышало на величину от 1В. Пример такого стабилизатора AMS1117, выпускается в версиях от 1.2 до 5В, чаще всего используют версии на 5 и 3.3В, например в платах Arduino и многом другом.
Конструкция всех вышеописанных линейных понижающих стабилизаторов последовательного типа имеет существенный недостаток – низкий КПД. Чем больше разница между входным и выходным напряжением – тем он ниже. Он просто «сжигает» лишнее напряжение, переводя его в тепло, а потери энергии равны:
Pпотерь = (Uвх-Uвых)*I
Компания AMTECH выпускает ШИМ аналоги преобразователей типа L78xx, они работают по принципу широтно-импульсной модуляции и их КПД равен всегда более 90%.
Они просто включают и выключают напряжение с частотой до 300 кГц (пульсации минимальны). А действующее напряжение стабилизируется на нужном уровне. А схема включения аналогичная линейным аналогам.
Как повысить постоянное напряжение?
Для повышения напряжения производят импульсные преобразователи напряжения. Они могут быть включены и по схеме повышения (boost), и понижения (buck), и по повышающе-понижающей (buck-boost) схеме. Давайте рассмотрим несколько представителей:
1. Плата на базе микросхемы XL6009
2. Плата на базе LM2577, работает на повышение и понижение выходного напряжения.
3. Плата преобразователь на FP6291, подходит для сборки 5 V источника питания, например powerbank. С помощью корректировке номиналов резисторов может перестраиваться на другие напряжения, как и любые другие подобные преобразователь – нужно корректировать цепи обратной связи.
4. Плата на базе MT3608
Здесь всё подписано на плате – площадки для пайки входного – IN и выходного – OUT напряжения. Платы могут иметь регулировку выходного напряжения, а в некоторых случая и ограничения тока, что позволяет сделать простой и эффективный лабораторный блок питания. Большинство преобразователей, как линейных, так и импульсных имеют защиту от КЗ.
Как повысить переменное напряжение?
Для корректировки переменного напряжения используют два основных способа:
1. Автотрансформатор;
2. Трансформатор.
Автотрансформатор – это дроссель с одной обмоткой. Обмотка имеет отвод от определенного количества витков, так подключаясь между одним из концов обмотки и отводом, на концах обмотки вы получаете повышенное напряжение во столько раз, во сколько соотносится общее количество витков и количество витков до отвода.
Промышленностью выпускаются ЛАТРы – лабораторные автотрансформаторы, специальные электромеханические устройства для регулировки напряжения. Очень широко применение они нашли в разработке электронных устройств и ремонте источников питания. Регулировка достигается за счет скользящего щеточного контакта, к которому подключается питаемое устройство.
Недостатком таких устройств является отсутствие гальванической развязки. Это значит, что на выходных клеммах может запросто оказаться высокое напряжение, отсюда опасность поражения электрическим током.
Трансформатор – это классический способ изменения величины напряжения. Здесь есть гальваническая развязка от сети, что повышает безопасность таких установок. Величина напряжения на вторичной обмотке зависит от напряжений на первичной обмотки и коэффициента трансформации.
Uвт=Uперв*Kтр
Kтр=N1/N2
Отдельный вид – это импульсные трансформаторы. Они работают на высоких частотах в десятки и сотни кГц. Используются в подавляющем большинстве импульсных блоках питания, например:
Зарядное устройство вашего смартфона;
Блок питания ноутбука;
Блок питания компьютера.
За счет работы на большой частоте снижаются массогабаритные показатели, они в разы меньше чем у сетевых (50/60 Гц) трансформаторов, количество витков на обмотках и, как следствие, цена. Переход на импульсные блоки питания позволил уменьшить габариты и вес всей современной электроники, снизить её потребление за счет увеличения кпд (в импульсных схемах 70-98%).
В магазинах часто встречаются электронные траснформаторы, на их вход подаётся сетевое напряжение 220В, а на выходе например 12 В переменное высокочастотное, для использования в нагрузке которая питается от постоянного тока нужно дополнительно устанавливать на выход диодный мост из высокоскоростных диодов.
Внутри находится импульсный трансформатор, транзисторные ключи, драйвер, или автогенераторная схема, как изображена ниже.
Достоинства – простота схемы, гальваническая развязка и малые размеры.
Недостатки – большинство моделей, что встречаются в продаже, имеют обратную связь по току, это значит что без нагрузки с минимальной мощностью (указано в спецификациях конкретного прибора) он просто не включится. Отдельные экземпляры оборудованы уже ОС по напряжению и работают на холостом ходу без проблем.
Используются чаще всего для питания 12В галогенных ламп, например точечные светильники подвесного потолка.
Заключение
Мы рассмотрели базовые сведения о напряжении, его измерении, а также регулировки. Современная элементная база и ассортимент готовых блоков и преобразователей позволяет реализовывать любые источники питания с необходимыми выходными характеристиками. Подробнее о каждом из способов можно написать отдельную статью, в пределах этой я постарался уместить базовые сведения, необходимые для быстрого подбора удобного для вас решения.
Алексей Бартош
Источник: http://electrik.info/main/school/1376-kak-ponizit-i-povysit-napryazhenie.html
Как повысить силу тока в цепи?
Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по защите электроприборов, сделать это можно с помощью специальных устройств.
Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.
Для выполнения работы потребуется амперметр.
Вариант 1.
По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.
К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.
Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.
Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.
Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.
В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.
Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.
В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.
Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.
Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения.
Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.
Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).
Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.
Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.
Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.
В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.
Также читают — как действует электрический ток на организм человека.
Вариант 2.
Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:
I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:
- S — сечение провода;
- l — его длина;
- ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.
Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.
Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.
Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.
Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.
Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.
Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.
Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.
Как повысить силу тока в блоке питания?
В интернете часто можно встретить вопрос, как повысить I в блоке питания, не изменяя напряжение. Рассмотрим основные варианты.
Ситуация №1.
Блок питания на 12 Вольт работает с током 0,5 Ампер. Как поднять I до предельной величины? Для этого параллельно БП ставится транзистор. Кроме того, на входе устанавливается резистор и стабилизатор.
Узнайте больше — как проверить транзистор мультиметром на исправность.
При падении напряжения на сопротивлении до нужной величины открывается транзистор, и остальной ток протекает не через стабилизатор, а через транзистор.
Последний, к слову, необходимо выбирать по номинальному току и ставить радиатор.
Кроме того, возможны следующие варианты:
- Увеличить мощность всех элементов устройства. Поставить стабилизатор, диодный мост и трансформатор большей мощности.
- При наличии защиты по току снизить номинал резистора в цепочке управления.
Ситуация №2.
Имеется блок питания на U = 220-240 Вольт (на входе), а на выходе постоянное U = 12 Вольт и I = 5 Ампер. Задача — увеличить ток до 10 Ампер. При этом БП должен остаться приблизительно в тех же габаритах и не перегреваться.
Здесь для повышения мощности на выходе необходимо задействовать другой трансформатор, который пересчитан под 12 Вольт и 10 Ампер. В противном случае изделие придется перематывать самостоятельно.
При отсутствии необходимого опыта на риск лучше не идти, ведь высока вероятность короткого замыкания или перегорания дорогостоящих элементов цепи.
Трансформатор придется поменять на изделие большего размера, а также пересчитывать цепочку демпфера, находящегося на СТОКЕ ключа.
Следующий момент — замена электролитического конденсатора, ведь при выборе емкости нужно ориентироваться на мощность устройства. Так, на 1 Вт мощности приходится 1-2 мкФ.
Также рекомендуется поменять диоды с выпрямителями. Кроме того, может потребоваться установка нового диода выпрямителя на низкой стороне и увеличение емкости конденсаторов.
После такой переделки устройство будет греться сильнее, поэтому без установки вентилятора не обойтись.
Как повысить силу тока в зарядном устройстве?
В процессе пользования зарядными устройствами можно заметить, что ЗУ для планшета, телефона или ноутбука имеют ряд отличий. Кроме того, может различаться и скорость, с которой происходит заряд девайсов.
Здесь многое зависит от того, используется оригинальное или неоригинальное устройство.
Чтобы измерить ток, который поступает к планшету или телефону от зарядного устройства, можно использовать не только амперметр, но и приложение Ampere.
С помощью софта удается выяснить скорость заряда и разрядки АКБ, а также его состояние. Приложением можно пользоваться бесплатно. Единственным недостатком является реклама (в платной версии ее нет).
Главной проблемой зарядки аккумуляторов является небольшой ток ЗУ, из-за чего время набора емкости слишком большое. На практике ток, протекающий в цепи, напрямую зависит от мощности зарядного устройства, а также других параметров — длины кабеля, его толщины и сопротивления.
С помощью приложения Ampere можно увидеть, при какой силе тока производится заряд девайса, а также проверить, может ли изделие заряжаться с большей скоростью.
Для использования возможностей приложения достаточно скачать его, установить и запустить.
После этого телефон, планшет или другое устройство подключается к зарядному устройству. Вот и все — остается обратить внимание на параметры тока и напряжения.
Кроме того, вам будет доступна информация о типе батареи, уровне U, состоянии АКБ, а также температурном режиме. Также можно увидеть максимальные и минимальные I, имеющие место в период цикла.
Если в распоряжении имеется несколько ЗУ, можно запустить программу и пробовать делать зарядку каждым из них. По результатам тестирования проще сделать выбор ЗУ, обеспечивающего максимальный ток. Чем выше будет этот параметр, тем быстрее зарядится девайс.
Измерение силы тока — не единственное, на что способно приложение Ampere. С его помощью можно проверить, сколько потребляется I в режиме ожидания или при включении различных игр (приложений).
Например, после отключения яркости дисплея, деактивации GPS или передачи данных легко заметить снижение нагрузки. На этом фоне проще сделать вывод, какие опции в большей степени разряжают аккумулятор.
Что еще стоит отметить? Все производители рекомендуют заряжать девайсы «родными» ЗУ, выдающими определенный ток.
Но в процессе эксплуатации бывают ситуации, когда приходится заряжать телефон или планшет другими зарядными, имеющими большую мощность. В итоге скорость зарядки может оказаться выше. Но не всегда.
Мало, кто знает, но некоторые производители ограничивают предельный ток, который может принимать АКБ устройства.
Например, устройство Самсунг Гэлекси Альфа поставляется вместе с зарядным на ток 1,35 Ампер.
При подключении 2-амперного ЗУ ничего не меняется — скорость зарядки осталась той же. Это объясняется ограничением, которое установлено производителем. Аналогичный тест был произведен и с рядом других телефонов, что только подтвердило догадку.
С учетом сказанного выше можно сделать вывод, что «неродные» ЗУ вряд ли причинят вред аккумулятору, но иногда могут помочь в более быстрой зарядке.
Рассмотрим еще одну ситуацию. При зарядке девайса через USB-разъем АКБ набирает емкость медленнее, чем если заряжать устройство от обычного ЗУ.
Это объясняется ограничением силы тока, которую способен отдавать USB порт (не больше 0,5 Ампер для USB 2.0). В случае применения USB3.0 сила тока возрастает до уровня 0,9 Ампер.
Кроме того, существует специальная утилита, позволяющая «тройке» пропускать через себя больший I.
Для устройств типа Apple программа называется ASUS Ai Charger, а для других устройств — ASUS USB Charger Plus.
Как повысить силу тока в трансформаторе?
Еще один вопрос, который тревожит любителей электроники — как повысить силу тока применительно к трансформатору.
Здесь можно выделить следующие варианты:
- Установить второй трансформатор;
- Увеличить диаметр проводника. Главное, чтобы позволило сечение «железа».
- Поднять U;
- Увеличить сечение сердечника;
- Если трансформатор работает через выпрямительное устройство, стоит применить изделие с умножителем напряжения. В этом случае U увеличивается, а вместе с ним растет и ток нагрузки;
- Купить новый трансформатор с подходящим током;
- Заменить сердечник ферромагнитным вариантом изделия (если это возможно).
В трансформаторе работает пара обмоток (первичная и вторичная). Многие параметры на выходе зависят от сечения проволоки и числа витков. Например, на высокой стороне X витков, а на другой — 2X.
Это значит, что напряжение на вторичной обмотке будет ниже, как и мощность. Параметр на выходе зависит и от КПД трансформатора. Если он меньше 100%, снижается U и ток во вторичной цепи.
С учетом сказанного выше можно сделать следующие выводы:
- Мощность трансформатора зависит от ширины постоянного магнита.
- Для увеличения тока в трансформаторе требуется снижение R нагрузки.
- Ток (А) зависит от диаметра обмотки и мощности устройства.
- В случае перемотки рекомендуется использовать провод большей толщины. При этом отношение провода по массе на первичной и вторичной обмотке приблизительно идентично. Если на первичную обмотку намотать 0,2 кг железа, а на вторичную — 0,5 кг, первичка сгорит.
Как повысить силу тока в генераторе?
Ток в генераторе напрямую зависит от параметра сопротивления нагрузки. Чем ниже этот параметр, тем выше ток.
Если I выше номинального параметра, это свидетельствует о наличии аварийного режима — уменьшения частоты, перегрева генератора и прочих проблем.
Для таких случаев должна быть предусмотрена защита или отключение устройства (части нагрузки).
Кроме того, при повышенном сопротивлении напряжение снижается, происходит подсадка U на выходе генератора.
Чтобы поддерживать параметр на оптимальном уровне, обеспечивается регулирование тока возбуждения. При этом повышение тока возбуждения ведет к росту напряжения генератора.
Частота сети должна находиться на одном уровне (быть постоянной величиной).
Рассмотрим пример. В автомобильном генераторе необходимо повысить ток с 80 до 90 Ампер.
Для решения этой задачи требуется разобрать генератор, отделить обмотку и припаять к ней вывод с последующим подключением диодного моста.
Кроме того, сам диодный мост меняется на деталь большей производительности.
После этого требуется снять обмотку и кусок изоляции в месте, где должен припаиваться провод.
При наличии неисправного генератора с него откусывается вывод, после чего с помощью медной проволоки наращиваются ножки такой же толщины.
После припаивания место стыка изолируется термоусадкой.
Следующим этапом требуется купить 8-диодный мост. Найти его — весьма сложная задача, но нужно постараться.
Перед установкой желательно проверить изделие на исправность (если деталь б/у, возможен пробой одного или нескольких диодов).
После установки моста крепите конденсатор, а далее — регулятор напряжения на 14,5 Вольт.
Можно приобрести пару регуляторов — на 14,5 (немецкий) и на 14 Вольт (отечественный).
Теперь высверливаются клепки, отпаиваются ножки и разделяются таблетки. Далее таблетка подпаивается к отечественному регулятору, который фиксируется с помощью винтов.
Остается припаять отечественную «таблетку» к иностранному регулятору и собирать генератор.
Как уменьшить напряжение и увеличить силу тока в 2 раза
Это очень давняя тема. Началась она емнип после 2008го года, когда начали после грузии вваливать бабки в «модернизацию». Началось все стандартно: резко поменялись владельцы профильных производств. Ну ребятки подумали что типа сча они бабок то поднимут. Но вот xyй. Прежние владельцы то в теме были, а у новые на одной своей извилине не взлетели. Собственно у мну шеф так пострадал — на него хотели повесить. Если бы не было так грустно, то можно было бы смеяться. Заказали ему макеты некоего изделия в количестве, достаточном для прохождения всех испытаний. Там типа сами по срокам не укладывались, а показать что то было очень нужно. Ну расчитывали что говно макеты типа не проходят испытаний, их отправляют на доработку ну вот время и выйграли. Условие было что корпуса должны были имитировать что то там, чтр кто то хотел поставлять. Ну цирк и закрутился. Шеф заказал корпусировку чего то там хорошего с соответствующей маркировкой… дунул плюнул, кое как оно зафунциклировало при комнатной температуре…. но пара часов циклических термонагрузок убивала все без разговоров. С электромпгнитной защищенностью тоже все было плохо. Как говориться в точности все что заказывали. В итоге это говно «проиходит» ВСЕ испытания! Кто кого там naeбывал можно только догадываться, мутили походу все. Далее они пускают это в серию и… естественно на элементной базе от своего предприятия оно заработать ну никак не могло. *все вышеизложенное является вольным пересказом услышанного в бухгалтерии.
Источник: https://forum.cxem.net/index.php?/topic/211142-%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D1%83%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%88%D0%B8%D1%82%D1%8C-%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D1%83%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B8%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%83-%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0-%D0%B2-2-%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B0/
Увеличиваем ток (ампераж) блока питания
Приветствую, Самоделкины!
Наверное, проблема о которой поговорим сегодня, знакома многим. Думаю, у каждого возникала необходимость увеличения выходного тока блока питания. Давайте же рассмотрим конкретный пример, у вас имеется 19-ти вольтовый адаптер питания от ноутбука, который обеспечивает выходной ток, ну предположим, в районе 5А, а вам нужен 12-ти вольтовый блок питания с током 8-10А. Вот и автору (YouTube канал «AKA KASYAN») понадобился однажды блок питания с напряжением 5В и с током в 20А, а под рукой имелся 12-ти вольтовый блок питания для светодиодных лент с выходным током в 10А. И вот автор решил его переделать.
Да, собрать нужный источник питания с нуля или использовать 5-ти вольтовую шину любого дешевого компьютерного блока питания конечно можно, но многим самодельщикам-электронщикам будет полезно знать, как увеличить выходной ток (или в простонародье ампераж) почти любого импульсного блока питания.
Как правило, источники питания для ноутбуков, принтеров, всевозможные адаптеры питания мониторов и так далее, делают по однотактным схемам, чаще всего они обратноходовые и построению ничем не отличается друг от друга. Может быть иная комплектация, иной ШИМ-контроллер, но схематика одна и таже.
Однотактный ШИМ-контроллер чаще всего из семейства UC38, высоковольтный полевой транзистор, который качает трансформатор, а на выходе однополупериодный выпрямитель в виде одного или сдвоенного диода Шоттки.
После него дроссель, накопительные конденсаторы, ну и система обратной связи по напряжению.
Благодаря обратной связи выходное напряжение стабилизировано и строго держится в заданном пределе. Обратную связь обычно строят на базе оптрона и источника опорного напряжения tl431.
Изменение сопротивления резисторов делителя в его обвязки, приводит к изменению выходного напряжения.
Это было общим ознакомлением, а теперь о том, что нам предстоит сделать. Сразу необходимо отметить, что мощность мы не увеличиваем. Данный блок питания имеет выходную мощность около 120Вт.
Мы собираемся снизить выходное напряжение до 5В, но взамен увеличить выходной ток в 2 раза. Напряжение (5В) умножаем на силу тока (20А) и в итоге получим расчетную мощность около 100Вт. Входную (высоковольтную) часть блока питания мы трогать не будем. Все переделки коснутся только выходной части и самого трансформатора.
Итак, давайте начнем. Для начала автор решил убрать электролитические конденсаторы, которые стояли на выходе блока, чтобы заменить их на конденсатор с низким внутренним сопротивлением.
Но позже после проверки оказалось, что родные конденсаторы тоже неплохие и имеют довольно низкое внутреннее сопротивление. Поэтому в итоге автор впаял их обратно.
Далее выпаиваем дроссель, ну и импульсный трансформатор.
Диодный выпрямитель довольно неплохой — 20-ти амперный. Самое хорошая то, что на плате имеется посадочное место под второй такой же диод.
В итоге второго такого диода автор не нашел, но так как недавно из Китая ему пришли точно такие же диоды только слегка в другом корпусе, он воткнул пару штук в плату, добавил перемычку и усилил дорожки.
В итоге получаем выпрямитель на 40А, то есть с двукратным запасом по току. Автор поставил диоды на 200В, но в этом нет никакого смысла просто у него таких много.
Вы же можете поставить обычные диодные сборки Шоттки от компьютерного блока питания с обратным напряжением 30-45В и меньше.
С выпрямителем закончили, идем дальше. Дроссель намотан вот таким проводом.
Выкидываем его и берем вот такой провод.
Мотаем около 5-ти витков. Можно использовать родной ферритовый стержень, но у автора поблизости валялся более толстый, на котором и были намотаны витки. Правда стержень оказался слегка длинным, но позже все лишнее отломаем.
Трансформатор — самая важная и ответственная часть. Снимаем скотч, греем сердечник паяльником со всех сторон в течение 15-20 минут для ослабления клея и аккуратно вынимаем половинки сердечника.
Оставляем все это дело минут на десять для остывания. Далее убираем желтый скотч и разматываем первую обмотку, запоминая направление намотки (ну или просто сделайте пару фоток до разборки, в случае чего они вам помогут). Второй конец провода оставляем на штырьке. Далее разматываем вторую обмотку. Также второй конец не отпаиваем.
После этого перед нами вторичная (или силовая) обмотка собственной персоны, именно ее то мы и искали. Эту обмотку полностью удаляем.
Она состоит из 4-ех витков, намотана жгутом из 8-ми проводов, диаметр каждого 0,55мм.
Новая вторичная обмотка, которую мы намотаем, содержат всего полтора витка, так как нам нужно всего лишь 5В выходного напряжения. Мотать будем тем же способом, провод возьмем с диаметром 0,35мм, но вот количество жил аж 40 штук.
Это гораздо больше чем нужно, ну, впрочем, сами можете сравнить с заводской обмоткой. Теперь все обмотки мотаем в том же порядке. Обязательно соблюдайте направление намотки всех обмоток, иначе ничего работать не будет.
Жилы вторичной обмотки желательно залудить еще до начала намотки. Для удобства каждый конец обмотки разбиваем на 2 группы, чтобы на плате не сверлить гигантские отверстия для установки.
После того как трансформатор установлен, находим микросхему tl431. Как уже ранее было сказано, именно она задает выходное напряжение.
В ее обвязке находим делитель. В данном случае 1 из резисторов этого делителя, представляет из себя пару smd резисторов, включенных последовательно.
Второй резистор делителя выведен ближе к выходу. В данном случае его сопротивление 20 кОм.
Выпаиваем этот резистор и заменяем его подстроечным на 10 кОм.
Подключаем блок питания в сеть (обязательно через страховочную сетевую лампу накаливания с мощностью в 40-60Вт). К выходу блока питания подключаем мультиметр и желательно не большую нагрузку. В данном случае это маломощные лампы накаливания на 28В. Затем крайне аккуратно, не дотрагиваясь платы, вращаем подстроечный резистор до получения желаемого напряжения на выходе.
Далее все вырубаем, ждём минут 5, дабы высоковольтный конденсатор на блоке полностью разрядился. Затем выпаиваем подстроечный резистор и замеряем его сопротивление. После чего заменяем его на постоянной, либо оставляем его. В этом случае у нас еще и возможность регулировки выхода появится.
После всего этого слегка нагрузим плату сначала автомобильной галогенкой, а затем адскими лампами от кинопроектора.
Это сделано для того, чтобы понять насколько хорошо работает обратная связь. И как видите, выходное напряжение держится молодцом. После нужно усилить дорожки по вторичной цепи. Также желательно их дополнительно армировать проводом, токи тут будут уже в 2 раза больше чем раньше.
Перед тем как все собрать обратно дополнительно пропаиваем плату (хотя пайка тут с завода была довольно хорошей). Намазываем термопасту на силовой транзистор и диоды выпрямителя. Кстати, если диоды такие как у автора, то их обязательно нужно изолировать от корпуса теплопроводящей прокладкой.
И вот — плата в корпусе. Теперь пора протестировать блок. Для этого автор сделал нагрузку из нихрома, которая способна выжать из блока питания ток в 20 и более ампер.
Токовые клещи будут нам показывать действующее значение тока на выходе, а мультиметр выходное напряжение.
Мы только что сняли с блока ток более 20А, причем без просадки выходного напряжения. Во время закадровых замеров было даже 24А, при попытке снять больше срабатывала защита, то есть можно смело сказать, что наша переделка была успешной.
На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Доставка новых самоделок на почту
Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .
Источник: https://USamodelkina.ru/12073-uvelichivaem-tok-amperazh-bloka-pitanija.html
ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ЦИФРОВЫМ АМПЕРВОЛЬТМЕТРОМ
Предлагаю всем радиолюбителям для повторения схему проверенного ампервольтметра на микроконтроллере 16F676. Разрабатывалась она под блок питания, схема лабораторного БП показана в статье ниже. А/В-метр позволяет производить измерения напряжения от 0-50 вольт, амперы — от 0-10 ампер. Работает устройство прекрасно в течении уже довольно длительного времени.
В печатной плате я бы посоветовал предусмотреть место под конденсатор 0,1-2 мкФ на 12-й вывод МК, на случай если надо будет сглаживать пульсации и помехи, которые будет ловить входной усилитель. Элементы входной части на ОУ (R3, R4, RV2) необходимо подбирать в зависимости от номинала шунта (R101) и тока измерения.
Электросхема самого блока питания особеностей особых не имеет. Эта рабочая схема функционирует стабильно, печатная плата без ошибок. Его схема и описание работы взяты с сайта vrtp.ru:
Это схема и разводка упрощенного варианта блока питания, на одном проходнике VT2 – TIP147. Нумерация схемы совпадает с предыдущей, удалены элементы, относящиеся к 3 проходникам. Размер платы, как и в предыдущем варианте, 120 х 55 мм. Попутно совет, если не удастся убрать самовозбуд на ВЧ в режиме источника напряжения, — попробуйте совсем убрать конденсатор С21.
Что касается VD8 – (он включен в эмиттер VT3), то, с помощью этого стабилитрона смещается рабочая точка выходного напряжения ОУ DA1.1 в середину напряжения опоры и питания = +12.25 Вольт. Так что выходное напряжение этого ОУ всегда держится около этого предела (5.6 + 0.7 = 6.3 Вольт). А назначение VD10 и VD11 – увеличить напряжение включения (засветки) соответствующих светодиодов HL1 и HL2. Дело в том, что на макете я применял яркие светодиоды, поэтому наличием одних резисторов R21 и R22 не обошлось. Чтобы не было лишней подсветки «чужого” светодиода, и пришлось поставить стабилитроны. При смене режимов стабилизации «напряжение-ток”, происходит погасание одного, а лишь потом засветка другого светодиода.При использовании других светодиодов, менее ярких, возможно, придется подобрать (чаще всего уменьшить) напряжение стабилизации стабилитронов VD10 и VD11. Что касается стабилитронов VD10, VD11 – то, тут все зависит от желания получить требуемую яркость индикации, и, чтобы не было засветки «чужого” светодиода.
А вот к выбору стабилитрона VD8 нужно относиться поосторожней. Схема в принципе, допускает изменение его напряжения стабилизации в довольно широких пределах (от 3 до 6 вольт), но, есть некоторые нюансы. Резисторы R14 и R16 образуют делитель, уменьшающий напряжение на базе VT3 при ограничении тока. Мысленно замкните нижний вывод R16 на землю, и прикиньте, сколько будет на базе VT3, при МАХ выходном напряжении DA1.1 (считаем = 11 вольт), в нашем случае, на базе VT3 будет около 4.2 вольт.
Это напряжение должно быть МЕНЬШЕ, чем сумма напряжения стабилитрона VD8 и падения на переходе БЭ транзистора VT3 (3.3 + 0.7 = 4 вольта). Иначе, ОУ DA1.2 не сможет закрыть VT3 при перегрузке по току. Напряжение -5 вольт, мы здесь специально не учитываем, создавая тем самым некоторый запас. А если попроще, то, уменьшив напряжение стабилизации VD8, лучше пропорционально этому уменьшить и номинал R16. В нашем случае, при применении VD8 = 3.3 вольтам, оно будет = 3.6 кОм. Правда, при этом уменьшится яркость HL1 в момент ограничения тока, но, это, легко восстановить подбором VD10.
Собрал данную схему (с однополярным питанием, без минусовой подпорки). Все работает нормально, но при токах больше 0,5А на выходе появляются пульсации 50-100мВ (до этого 10-20) и растут с увеличением нагрузки. Пробежался по схеме осциллографом. Пульсации идут начиная с эмиттера VT1, соответственно и дальше по схеме они везде. Поменял транзистор — без толку. Поменял ТЛку-тот же результат. поигрался емкостями 0,1мкф по питанию-ноль эмоций. Пробовал увеличить емкость С8, помогает но не сильно. На халяву ткнул емкость 1000,0х16в между базой VT1 и входным минусом… На выходе при 2,5А — ВСЕГО 2мВ пульсации, и так во всем диапазоне напряжений и токов!
Еще совет, а попробуйте увеличить С7 до 47…220 мкФ, и глянуть величину пульсаций при этом. Кстати, можно попробовать, подключить С7 между управляющим выводом TL431 и базой VT1, а не между управляющим выводом и катодом TL431, как изначально на схеме. Предыдущие опыты закончились установкой кондера довольно большой емкости в базу Т1. Уменьшение емкости приводило к увеличению пульсаций. А также имел место «синусоподобный» выход на режим. Манипуляции вокруг не принесли желаемых результатов. Но… все убрал и поставил емкость параллельно резистору Р4-30Ком, 22мкф, плюсом к эмиттеру Т1. Получил пульсации 2,5мВ при токе нагрузки 2,9А(больше транс не держит), во всем диапазоне напряжений. Выход на режим стал линейно нарастающим, без всяких всплесков. Емкость менее 10 мкф увеличивает пульсации, а более 22-х уже не уменьшает их. Честно говоря объяснения сему факту найти не могу…
1) Сама идея применить обычный дешевый ОУ хороша, в описании к вышеуказанной схеме подробно разжевано, что и как. Повторяться не буду, скажу лишь, что основа ее схемотехники, это работа ОУ с входными сигналами, находящимися в середине динамического диапазона, то есть в середине его питания (поэтому и не нужно отрицательное смещение для ОУ). Именно для этого и введен делитель, в 2 раза понижающий напряжение опоры, и в эту точку подается выходное напряжение, уменьшенное (смасштабированное) через соответствующий резистор R21. Для этого и применены резисторы R10, R11, R21, — этот кусок схемы повторяет прототип, про который я рассказал выше.
2) Резистор R1 – служит для разрядки силовых электролитов после выключения, это типовое решение. Все-таки 15000 мкФ – это довольно большая емкость. Дело в том, что при вышеописанном включении ООС (про резисторы R10, R11, R21 – я писАл выше), напряжение, на входах ОУ и не должно быть в районе нуля, то есть земли. Оно меняется от 4 до 6 вольт (или около того), как и в схеме прототипа. Поэтому в схеме есть резистор R8, он ограничивает диапазон изменения этого самого напряжения, не от нуля. Какой смысл далее уменьшать опорное напряжение на входе ОУ, когда на выходе блока уже и есть тот самый ноль.
3) Считаю, что отсутствие отрицательного смещения это не недостаток, а преимущество схемы, хотя на вкус и цвет – сами знаете… Разве добавка двух-трех резисторов – это сложнее, чем собирать выпрямитель для отрицательного напряжения, фильтр, стабилизатор, — мне кажется, что нет.
4) Стабилитрон VD5 – смещает рабочую точку выходного напряжения ОУ DA1.1 – в середину динамического диапазона, то есть в середину питания. Напряжение выхода ОУ никогда не снижается ниже 5…6 вольт, что нам и требуется, в общем-то, для применения в качестве ОУ обычных, а не Rail-to-Rail, и т. п.
5) Применение в качестве транзистора VT2 – составной структуры типа Дарлингтон, решает сразу две задачи. Во-первых, сильно разгружает по току транзистор VT3 (не надо ставить его на теплоотвод и т. п.), который работает с практически полным входным напряжением схемы, а во-вторых, — позволяет применить в качестве запараллеленных проходников обычные транзисторы, с довольно небольшим коэффициентом усиления, практически не заботясь об их подборе. Попробовать, конечно, можно, поставить на место VT2 обычный транзистор, но, как вам сказать, все это до поры, до времени. Я не просто так акцентировал внимание собирающих на том, что в качестве VT2 – нужен только СОСТАВНОЙ P-N-P транзистор типа Дарлингтон.
6) Что получилось насчет МАХ выходного тока, вам лучше спросить у алфизика. Он, по-моему, снял с этой схемы что-то около 12 ампер выходного тока, я сам удивился. Думаю, комментарии тут излишни, хотя я считаю, что для схемы с непрерывным регулированием такой ток чересчур избыточен. Возникнут другие проблемы, отвода тепла, надежности, и так далее, и тому подобное. Но, как говорится это на усмотрение пользователя, если нравится, как работает схема, что тут еще скажешь.
7) Выбор транзисторов подразумевает, что они имеют требуемый запас по своему допустимому напряжению. Надеюсь, понимаете, что если входное напряжение планируется около 50 вольт, то и транзисторы должны иметь предел как минимум в 80…100 вольт. Но, это касается, в общем-то любой схемы, а не только этой.
Диод VD2 позволяет разрядиться конденсатору фильтра опоры С8 после выключения блока, стабилитроны VD6 и VD7 – задают режим поочередного свечения индикаторных светодиодов HL1 и HL2. Диод VD4 перепускает значительный выброс напряжения на клеммах блока на его входные электролиты для защиты самих проходников (на всякий случай, мало ли какую индуктивную нагрузку подключат к этим самым клеммам).
Диод VD8 защищает проходные транзисторы от попадания на выход слишком большого отрицательного напряжения. Конденсаторы С16 и С17 – обычный тандем конденсаторов на выходе блока питания. Резистор R29 создает небольшую подгрузку выхода для блока питания, при этом улучшаются его динамические параметры, кроме того, при регулировании выходного напряжения в уменьшение – быстрее разряжается выходной С17, это удобнее. Конденсатор С15 устраняет возможность самовозбуда схемы ограничения выходного тока.
Чтобы открыть обычный (не составной !!!) кремниевый NPN транзистор, на его базу надо подать напряжение примерно на 0.7 вольта бОльшее, чем на эмиттере. Так вот, если убрать стабилитрон VD5 (соединить эмиттер VT3 с землей), тогда чтобы открыть VT3 на его базе (то есть на выходе ОУ DA1.1) должен быть потенциал + 0.7 вольта. Никакого напряжения около 5…6 вольт мы на выходе ОУ не получим, он будет работать вблизи потенциала земли, а для обычного ОУ, питающегося однополяркой это не есть хорошо. Я для того и поставил стабилитрон VD5, чтобы сместить рабочую точку выходного напряжения ОУ в середину его питания. Резюме – этот стабилитрон нужен обязательно.
Если вам нравится классика (хотя все относительно), сделайте схему с отрицательным смещением, в чем вопрос я не понял. Ведь насильно вас никто не принуждает собирать именно эту схему. На вывод 6 и заведена обратная связь с выхода через резистор R21, просто туда подается и половинное напряжение опоры, созданное с помощью резисторов R10, R11.
Если нет возможности запитать кулер с отдельной обмотки, — его питание лучше брать с входных электролитов через небольшой помехоподавляющий дроссель. Излишек ограничьте резистором, или простеньким стабилизатором, можно даже совмещенным с регулятором вращения по температуре. Не советую брать питание кулера с опоры, она на то и опора, чтобы быть без всяких наводок и помех.
Попутно совет, лучше вход стабилизатора опоры (это — коллектор VT1, верхний вывод резистора R2 и катод VD2) подключить отдельным проводом сразу к плюсу входных электролитов С6, меньше будет влияние пульсаций при МАХ выходных токах.
Когда я говорил про «два-три резистора”, я имел ввиду добавку именно R10, R11. Именно с их помощью получается так, что нам не нужно подавать на входы ОУ напряжение, равное нулю, чтобы получить на выходе блока этот самый ноль. Почитайте повнимательнее описание схемы-прототипа, там это подробно описано. Вообще, фишка этой схемы в том, что ОУ, регулирующий напряжение не работает на краях своего динамического диапазона, а именно в середине. Поэтому в нее и можно ставить обычный ОУ.
Насчет TL431. Для того, чтобы на этом стабилизаторе не было полного входного напряжения — как раз и введен разгружающий каскад на транзисторе VT1. Прикиньте сами, на его эмиттере 12.5 вольт (так рассчитан делитель R4 и R5 в стабилизаторе опоры), значит, на его базе будет напряжение на 0.7 вольта бОльше, то есть 13.2 вольт. А весь оставшийся излишек напряжения будет падать на транзисторе VT1, ток через TL431 ограничен резистором R3. Резистор R2 задает открывающее напряжение на базе VT1, а TL431 регулируя это напряжение — как раз и стабилизирует напряжение опоры. Конечно, транзистор VT1 будет рассеивать небольшую мощность, я и указывал, что его желательно поставить на небольшой теплоотвод типа флажка, место на плате для этого предусмотрено.
И еще, советую вам обратить внимание на последнюю версию схемы (посты 337288 и 337290). Выход схемы ограничения по току подключен на вход ОУ DA1.1, то есть не внутрь ООС по напряжению, а «снаружи», если так можно выразиться. При превышении уставки тока, транзистор VT7 открывается, и шунтирует вход DA1.1, ограничивая ток на выходе блока. Это схемное решение позволяет избавиться от выбросов на выходе, при выходе из режима ограничения тока. При условии, конечно, что сам по себе канал регулирования напряжения нормально скорректирован с точки зрения ООС.
Корпус для конструкции использовал пластмассовый, от какого-то прибора. Трансформатор на О-образном сердечнике. Прошивки для МК и файлы печатных плат находятся
. Данный БП легко повторяем, характеристики хорошие. Авторы материала: Александрович-SOIR (Soir&C.E.A)
Группа продуктовЯзык: Валюта: МенюРекомендованная статья дБи — усиление изотропной антенны Бюллетень E-mail |
|
Гарантия сегодняшней доставки, если закажешь вовремя: Особенно рекомендуемРЕГИСТРАТОР IP NVR4216-4KS2 16 КАНАЛОВ DAHUA Нетто: 266.33 EUR АНТИВАНДАЛЬНАЯ КАМЕРАAHD, HD-CVI, HD-TVI, PAL APTI-H50V3-2812W 2Mpx / 5Mpx 2.8 … 12 mm Нетто: 46.23 EUR БЛОК ПИТАНИЯ 12V/5A/5.5*P50 Нетто: 478.00 EUR IP КАМЕРА ВНЕШНЯЯ БЫСТРООБОРОТНАЯ SD49425XB-HNR — 3.7 Mpx 4.8 … 120 mm DAHUA Нетто: 774.57 EUR ВНЕШНИЙ ИНФРАКРАСНЫЙ ПРОЖЕКТОР 3N-80/60S2 Нетто: 47.04 EUR БЛОК ПИТАНИЯ 12V/2A/5.5*P100 Нетто: 441.49 EUR БЛОК ПИТАНИЯ 12V/5A/5.5*P50 Нетто: 478.00 EUR СКРЫТАЯ КАМЕРА AHD, HD-CVI, HD-TVI, CVBS APTI-H50YK-37 2Mpx / 5Mpx 3.7 mm APTI Нетто: 37.96 EUR БЫСТРОЕ СОЕДИНЕНИЕ S-55*P100 Нетто: 15.72 EUR | ||||||||||||||||||||||||||
Почему блок питания выдает повышенное напряжение. Ремонт компьютерного блока питания
Блок питания выходит из строя достаточно часто, особенно это касается блоков «со стажем» работы. Самое плохое, что иногда поломка данного устройства влечет за собой выход из строя практически всех установленных компонентов, особенно если материнская плата лишена необходимой защиты — стабилизаторов питания.
Наиболее распространены следующие неисправности, которым подвержен блок питания.
- Нестабильное переменное напряжение. Источником переменного напряжения для блока питания является внешняя сеть с переменным напряжением. К сожалению, качество этого напряжения в странах СНГ крайне низкое. «Нормальное» явление — величина напряжения и 180, и 200, и даже 260 В, в то время как желательным является напряжение в диапазоне 210-230 В. Весь удар на себя принимают входные цепи блока питания, и, если качество компонентов этих цепей находится на низком уровне, блок питания либо перегревается, либо вообще выходит из строя.
- Низкое качество электронных компонентов. Количество производителей электронных составляющих растет с каждым днем, но, к сожалению, это никак не влияет на качество этих составляющих. В результате блок питания крайне зависим от работы данных компонентов, что, в свою очередь, сказывается на сроке его службы.
- Действия пользователя. Часто причиной неисправности становится «начитанный» пользователь, который вопреки здравому смыслу пытается уменьшить шум вентилятора блока питания с помощью имеющегося регулятора оборотов или самостоятельной подачи на него пониженного напряжения, в то время как температура внутри блока питания находится на критическом уровне. Кроме того, мало кто думает о том, чтобы приобрести источник бесперебойного питания и оградить себя от проблем, связанных с резкими скачками напряжения, которые блок питания переносит очень болезненно.
- Повышенный уровень влажности. Конденсат проникает в электронную схему блока питания, от чего в наибольшей мере страдают трансформаторы, дроссели и другие компоненты, содержащие обмотку из проволоки. Влажность вносит коррективы в сопротивляемость таких компонентов, что в случае достаточно частых скачков напряжения приводит к чрезмерной нагрузке на них. Соответственно, в результате резко уменьшается время их эксплуатации, что может приводить к частичному или полному выходу из строя.
- Время и срок службы. Не стоит забывать, что любые электронные компоненты имеют определенный срок эксплуатации, который к тому же находится в прямой зависимости от условий их использования. Так, если от блока питания с максимальной мощностью 300 Вт вы всегда будете требовать такую мощность, а иногда даже большую, ресурс компонентов быстро исчерпается и блок питания в лучшем случае просто не сможет больше выдавать даже средний показатель мощности.
- Истощение внутренних ресурсов. Самая обычная и неизбежная неисправность — постепенное истощение ресурсов блока питания и падение его мощности. Результатом данного эффекта является нестабильная работа компьютера, частые перезагрузки или отказ включаться.
Блок питания не является устройством, которое нельзя ремонтировать своими руками: многие из неисправностей вполне можно устранить и самостоятельно. Однако, прежде чем это сделать, стоит понимать, что от блока питания зависит работа всех остальных устройств, поэтому безответственные действия при устранении неисправности подвергают эти устройства большому риску.
СОВЕТ!!! В большинстве случаев ремонт блока питания не дает ожидаемого эффекта либо дает, но на совсем непродолжительное время. Поэтому советую сразу приобрести новый блок питания, выбрав при этом проверенную временем модель.
Итак, дали в ремонт блок питания Power Man на 350 Ватт
Что делаем первым делом? Внешний и внутренний осмотр. Смотрим на “потроха”. Если ли какие сгоревшие радиоэлементы? Может где-то обуглена плата или взорвался конденсатор, либо пахнет горелым кремнием? Все это учитываем при осмотре. Обязательно смотрим на предохранитель. Если он сгорел, то ставим вместо него временную перемычку примерно на столько же Ампер, а потом замеряем через два сетевых провода. Это можно сделать на вилке блока питания при включенной кнопке “ВКЛ”. Оно НЕ должно быть слишком маленькое, иначе при включении блока питания еще раз произойдет .
Замеряем напряжения
Если все ОК, включаем наш блок питания в сеть с помощью сетевого кабеля, который идет вместе с блоком питания, и не забываем про кнопочку включения, если она у вас была в выключенном состоянии.
Мой пациент на фиолетовом проводе показал 0 Вольт. Беру и прозваниваю фиолетовый провод на землю. Земля – это провода черного цвета с надписью СОМ. COM – сокращенно от “common”, что значит “общий”. Есть также некоторые виды “земель”:
Как только я коснулся земли и фиолетового провода, мой мультиметр издал дотошный сигнал “ппииииииииииип” и показал нули на дисплее. Короткое замыкание , однозначно.
Ну что же, будем искать схему на этот блок питания. Погуглив по просторам интернета, я нашел схему. Но нашел только на Power Man 300 Ватт. Они все равно будут похожи. Отличия в схеме были лишь в порядковых номерах радиодеталей на плате. Если уметь анализировать печатную плату на соответствие схемы, то это не будет большой проблемой.
А вот и схемка на Power Man 300W. Щелкните по ней для увеличения в натуральный размер.
Ищем виновника
Как мы видим в схеме, дежурное питание, далее по тексту – дежурка, обозначается как +5VSB:
Прямо от нее идет стабилитрон номиналом в 6,3 Вольта на землю. А как вы помните, стабилитрон – это тот же самый диод , но подключается в схемах наоборот. У стабилитрона используется обратная ветвь ВАХ . Если бы стабилитрон был живой, то у нас провод +5VSB не коротил бы на массу. Скорее всего стабилитрон сгорел и разрушен.
Что происходит при сгорании разных радиодеталей с физической точки зрения? Во-первых, изменяется их сопротивление . У резисторов оно становится бесконечным, или иначе говоря, уходит в обрыв. У конденсаторов оно иногда становится очень маленьким, или иначе говоря, уходит в короткое замыкание. С полупроводниками возможны оба этих варианта, как короткое замыкание, так и обрыв.
В нашем случае мы можем проверить это только одним способом, выпаяв одну или сразу обе ножки стабилитрона, как наиболее вероятного виновника короткого замыкания. Далее будем проверять пропало ли короткое замыкание между дежуркой и массой или нет. Почему так происходит?
Вспоминаем простые подсказки:
1)При последовательном соединении работает правило больше большего, иначе говоря, общее сопротивление цепи больше, чем сопротивление большего из резисторов.
2)При параллельном же соединении работает обратное правило, меньше меньшего, иначе говоря итоговое сопротивление будет меньше чем сопротивление резистора меньшего из номиналов.
Можете взять произвольные значения сопротивлений резисторов, самостоятельно посчитать и убедиться в этом. Попробуем логически поразмыслить, если у нас одно из сопротивлений параллельно подключенных радиодеталей будет равно нулю, какие показания мы увидим на экране мультиметра? Правильно, тоже равное нулю…
И до тех пор пока мы не устраним это короткое замыкание путем выпаивания одной из ножек детали, которую мы считаем проблемной, мы не сможем определить, в какой детали у нас короткое замыкание. Дело все в том, что при звуковой прозвонке, ВСЕ детали параллельно соединенные с деталью находящейся в коротком замыкании, будут у нас звониться накоротко с общим проводом!
Пробуем выпаять стабилитрон. Как только я к нему прикоснулся, он развалился надвое. Без комментариев…
Дело не в стабилитроне
Проверяем, устранилось ли у нас короткое замыкание по цепям дежурки и массы, либо нет. Действительно, короткое замыкание пропало. Я сходил в радиомагазин за новым стабилитроном и запаял его. Включаю блок питания, и… вижу как мой новый, только что купленный стабилитрон испускает волшебный дым)…
И тут я сразу вспомнил одно из главных правил ремонтника:
Если что-то сгорело, найди сначала причину этого, а только затем меняй деталь на новую или рискуешь получить еще одну сгоревшую деталь.
Ругаясь про себя матом, перекусываю сгоревший стабилитрон бокорезами и снова включаю блок питания.
Так и есть, дежурка завышена: 8,5 Вольт. В голове крутится главный вопрос: “Жив ли еще ШИМ контроллер, или я его уже благополучно спалил?”. Скачиваю даташит на микросхему и вижу предельное напряжение питания для ШИМ контроллера, равное 16 Вольтам. Уфф, вроде должно пронести…
Проверяем конденсаторы
Начинаю гуглить по моей проблеме на спец сайтах, посвященных ремонту БП ATX. И конечно же, проблема завышенного напряжения дежурки оказывается в банальном увеличении ESR электролитических конденсаторов в цепях дежурки. Ищем эти конденсаторы на схеме и проверяем их.
Вспоминаю о своем собранном приборе ESR метре
Самое время проверить, на что он способен.
Проверяю первый конденсатор в цепи дежурки.
ESR в пределах нормы.
Находим виновника проблемы
Проверяю второй
Жду, когда на экране мультиметра появится какое-либо значение, но ничего не поменялось.
Понимаю, что виновник, или по крайней мере один из виновников проблемы найден. Перепаиваю конденсатор на точно такой же, по номиналу и рабочему напряжению, взятый с донорской платы блока питания. Здесь хочу остановиться подробнее:
Если вы решили поставить в блок питания ATX электролитический конденсатор не с донора, а новый, из магазина, обязательно покупайте LOW ESR конденсаторы, а не обычные. Обычные конденсаторы плохо работают в высокочастотных цепях, а в блоке питания, как раз именно такие цепи.
Итак, я включаю блок питания и снова замеряю напряжение на дежурке. Наученный горьким опытом уже не тороплюсь ставить новый защитный стабилитрон и замеряю напряжение на дежурке, относительно земли. Напряжение 12 вольт и раздается высокочастотный свист.
Снова сажусь гуглить по проблеме завышенного напряжения на дежурке, и на сайте rom.by , посвященном как ремонту БП ATX и материнских плат так и вообще всего компьютерного железа. Нахожу свою неисправность поиском в типичных неисправностях данного блока питания. Рекомендуют заменить конденсатор емкостью 10 мкФ.
Замеряю ESR на конденсаторе…. Жопа.
Результат, как и в первом случае: прибор зашкаливает. Некоторые говорят, мол зачем собирать какие-то приборы, типа вздувшиеся нерабочие конденсаторы итак видно – они припухшие, или вскрывшиеся розочкой
Да, я согласен с этим. Но это касается только конденсаторов большого номинала. Конденсаторы относительно небольших номиналов не вздуваются. В их верхней части нет насечек по которым они могли бы раскрыться. Поэтому их просто невозможно определить на работоспособность визуально. Остается только менять их на заведомо рабочие.
Итак, перебрав свои платы был найден и второй нужный мне конденсатор на одной из плат доноров. На всякий случай было измерено его ESR. Оно оказалось в норме. После впаивания второго конденсатора в плату, включаю блок питания клавишным выключателем и измеряю дежурное напряжение. То, что и требовалось, 5,02 вольта… Ура!
Измеряю все остальные напряжения на разъеме блока питания. Все соответствуют норме. Отклонения рабочих напряжений менее 5%. Осталось впаять стабилитрон на 6,3 Вольта. Долго думал, почему стабилитрон именно на 6,3 Вольта, когда напряжение дежурки равно +5 Вольт? Логичнее было бы поставить на 5,5 вольт или аналогичный, если бы он стоял для стабилизации напряжения на дежурке. Скорее всего, этот стабилитрон стоит здесь как защитный, для того, чтобы в случае повышения напряжения на дежурке, выше 6,3 Вольт, он сгорел и замкнул накоротко цепь дежурки, отключив тем самым блок питания и сохранив нашу материнскую плату от сгорания при поступлении на нее завышенного напряжения через дежурку.
Вторая функция этого стабилитрона, видать, защита ШИМ контроллера от поступления на него завышенного напряжения. Так как дежурка соединена с питанием микросхемы через достаточно низкоомный резистор, поэтому на 20 ножку питания микросхемы ШИМ поступает почти то же самое напряжение, что и присутствует у нас на дежурке.
Заключение
Итак, какие можно сделать выводы из этого ремонта:
1)Все параллельно подключенные детали при измерении влияют друг на друга. Их значения активных сопротивлений считаются по правилу параллельного соединения резисторов. В случае короткого замыкания на одной из параллельно подключенных радиодеталей, такое же короткое замыкание будет на всех остальных деталях, которые подключены параллельно этой.
2)Для выявления неисправных конденсаторов одного визуального осмотра мало и необходимо либо менять все неисправные электролитические конденсаторы в цепях проблемного узла устройства на заведомо рабочие, либо отбраковывать путем измерения прибором ESR-метром.
3)Найдя какую либо сгоревшую деталь, не торопимся менять её на новую, а ищем причину которая привела к её сгоранию, иначе мы рискуем получить еще одну сгоревшую деталь.
Мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании. Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания. Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.
И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!
Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС) эквивалентное последовательное сопротивление. При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.
Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются. Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева. Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет. Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.
Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:
Схема БП АТХ Powerman
Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:
Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.
В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.
Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей. Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.
Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату. В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят. Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.
После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное. Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф. Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.
Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул. Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли. Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.
Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт — 5%, для -5, -12 вольт — 10%. Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой. Различные варианты поломок и диагностики в таких случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.
Импульсный блок питания изменить выходное напряжение
Во многих электрических приборах уже давно применяется принцип реализации вторичной мощности за счет использования дополнительных устройств, на которые возложены функции обеспечения электроэнергией схем, нуждающихся в питании от отдельных типов напряжений, частоты, тока…
Для этого создаются дополнительные элементы: блоки питания, преобразующие напряжение одного вида в другой. Они могут быть:
встроены внутрь корпуса потребителя, как на многих микропроцессорных приборах;
или изготовлены отдельными модулями с соединительными проводами по образцу обычного зарядного устройства у мобильного телефона.
В современной электротехнике успешно уживаются два принципа преобразования энергии для электрических потребителей, основанные на:
1. использовании аналоговых трансформаторных устройств для передачи мощности во вторичную схему;
2. импульсных блоках питания.
Они имеют принципиальные отличия в своей конструкции, работают по разным технологиям.
Трансформаторные блоки питания
Первоначально создавались только такие конструкции. Они изменяют структуру напряжения за счет работы силового трансформатора, питающегося от бытовой сети 220 вольт, в котором происходит понижение амплитуды синусоидальной гармоники, направляемой далее на выпрямительное устройство, состоящее из силовых диодов, включенных, как правило, по схеме моста.
После этого пульсирующее напряжение сглаживается параллельно подключенной емкостью, подобранной по величине допустимой мощности, и стабилизируется полупроводниковой схемой с силовыми транзисторами.
За счет изменения положения подстроечных резисторов в схеме стабилизации удается регулировать величину напряжения на выходных клеммах.
Импульсные блоки питания (ИБП)
Подобные конструктивные разработки массово появились несколько десятилетий назад и стали пользоваться все большей популярностью в электротехнических приборах благодаря:
доступностью комплектования распространенной элементной базой;
надежностью в исполнении;
возможностями расширения рабочего диапазона выходных напряжений.
Практически все источники импульсного питания незначительно отличаются по конструкции и работают по одной, типичной для других устройств схеме.
В состав основных деталей источников питания входят:
сетевой выпрямитель, собранный из: входных дросселей, электромеханического фильтра, обеспечивающего отстройку от помех и развязку статики с конденсаторами, сетевого предохранителя и диодного моста;
накопительная фильтрующая емкость;
ключевой силовой транзистор;
схема обратной связи, выполненная на транзисторах;
импульсный источник питания, со вторичной обмотки которого исходит напряжение для преобразования в силовую цепь;
выпрямительные диоды выходной схемы;
цепи управления выходного напряжения, например, на 12 вольт с подстройкой, изготовленной на оптопаре и транзисторах;
силовые дроссели, выполняющие роль коррекции напряжения и его диагностики в сети;
Пример электронной платы подобного импульсного блока питания с кратким обозначением элементной базы показан на картинке.
Как работает импульсный блок питания
Импульсный блок питания выдает стабилизированное питающее напряжение за счет использования принципов взаимодействия элементов инверторной схемы.
Напряжение сети 220 вольт поступает по подключенным проводам на выпрямитель. Его амплитуда сглаживается емкостным фильтром за счет использования конденсаторов, выдерживающих пики порядка 300 вольт, и отделяется фильтром помех.
Входной диодный мост выпрямляет проходящие через него синусоиды, которые затем преобразуются транзисторной схемой в импульсы высокой частоты и прямоугольной формы с определенной скважностью. Они могут преобразовываться:
1. с гальваническим отделением сети питания от выходных цепей;
2. без выполнения подобной развязки.
Импульсный блок питания с гальванической развязкой
В этом случае высокочастотные сигналы направляются на импульсный трансформатор, осуществляющий гальваническую развязку цепей. За счет повышенной частоты увеличивается эффективность использования трансформатора, снижаются габариты его магнитопровода и вес. Чаще всего для материала подобного сердечника применяют ферромагнетики, а электротехнические стали в этих устройствах практически не используются. Это также позволяет минимизировать общую конструкцию.
Один из вариантов исполнения схемы импульсного блока питания с трансформаторной развязкой цепей показан на картинке.
В таких устройствах работают три взаимосвязанных цепочки:
2. каскад из силовых ключей;
3. импульсный трансформатор.
Как работает ШИМ-контроллер
Контроллером называют устройство, которое управляет каким-либо технологическим процессом. В рассматриваемых нами блоке питания им выступает процесс преобразования широтно-импульсной модуляции. В его основу заложен принцип выработки импульсов одинаковой частоты, но с разной длительностью включения.
Подача импульса соответствует обозначению логической единицы, а отсутствие — нуля. При этом они все равны по величине амплитуды и частоте (имеют одинаковый период колебаний Т). Продолжительность включенного состояния единицы и его отношение к периоду меняются и позволяют управлять работой электронных схем.
Типовые изменения ШИП-последовательностей показаны на графике.
Контроллеры обычно создают подобные импульсы с частотой 30÷60 кГц.
В качестве примера можно привести контроллер, выполненный на микросхеме TL494. Для настройки частоты выработки его импульсов используется схема, состоящая из резисторов с конденсаторами.
Работа каскада из силовых ключей
Он состоит из мощных транзисторов, которые подбираются из биполярных, полевых или IGBT-моделей. Для них может быть создана индивидуальная система управления на других маломощных транзисторах либо интегральных драйверах.
Силовые ключи могут быть включены по различным схемам:
со средней точкой.
Импульсный трансформатор
Первичная и вторичная обмотки, смонтированные вокруг г магнитопровода из феррита или альсифера, способны надежно передавать высокочастотные импульсы с частотой вплоть до 100 кГц.
Их работу дополняют цепочки из фильтров, стабилизаторов, диодов и других компонентов.
Импульсные блоки питания без гальванической развязки
В импульсных блоках питания, разработанных по алгоритмам, исключающим гальваническое разделение, высокочастотный разделительный трансформатор не используется, а сигнал поступает сразу на фильтр нижних частот. Подобный принцип работы схемы показан ниже.
Особенности стабилизации выходного напряжения
Все импульсные блоки питания имеют в своем составе элементы, осуществляющие отрицательную обратную связь с выходными параметрами. За счет этого они обладают хорошей стабилизацией выходного напряжения при изменяющихся нагрузках и колебаниях питающей сети.
Способы реализации обратной связи зависят от применяемой схемы для работы блока питания. Она может осуществляться у блоков, работающих с гальванической развязкой за счет:
1. промежуточного воздействия выходного напряжения на одну из обмоток высокочастотного импульсного трансформатора;
2. применения оптрона.
В обоих случаях эти сигналы управляют скважностью импульсов, подаваемых на выход ШИМ-контроллера.
При использовании схемы без гальванической развязки обратная связь обычно создается за счет подключения резистивного делителя напряжения.
Преимущества импульсных блоков питания над обычными аналоговыми
При сравнении конструкций блоков с равными показателями выходных мощностей импульсные блоки питания обладают следующими достоинствами:
1. уменьшенный вес;
2. повышенный КПД;
3. меньшая стоимость;
4. расширенный диапазон питающих напряжений;
5. наличие встроенных защит.
1. Пониженный вес и габариты импульсных блоков питания объясняются переходом от преобразований низкочастотной энергии мощными и тяжелыми силовыми трансформаторами с управляющими системами, расположенными на больших радиаторах охлаждения и работающими в постоянном линейном режиме, к технологиям импульсного преобразования и регулирования.
За счет повышения частоты обрабатываемого сигнала сокращается емкость конденсаторов у фильтров напряжения и, соответственно, их габариты. Также упрощается их схема выпрямления вплоть до перехода к самой простой — однополупериодной.
2. У низкочастотных трансформаторов значительная доля потерь энергии создается за счет выделения и рассеивания тепла при выполнении электромагнитных преобразований.
В импульсных блоках наибольшие потери энергии создаются во время возникновения переходных процессов при коммутациях каскадов силовых ключей. А в остальное время транзисторы находятся в устойчивом положении: открыты или закрыты. При таком их состоянии создаются все условия для минимальной потери электроэнергии, когда КПД может составлять 90÷98%.
3. Цена на импульсные блоки питания постепенно снижается за счет постоянно проводимой унификации элементной базы, которая производится широким ассортиментом на полностью механизированных предприятиях со станками-роботами. К тому же режим работы силовых элементов на основе управляемых ключей позволяет использовать менее мощные полупроводниковые детали.
4. Импульсные технологии позволяют запитывать блоки питания от источников напряжения с разной частотой и амплитудой. Это расширяет область их применения в условиях эксплуатации с различными стандартами электрической энергии.
5. Благодаря использованию малогабаритных полупроводниковых модулей, работающих по цифровым технологиям, в конструкцию импульсных блоков удается надежно встраивать защиты, контролирующие возникновение токов коротких замыканий, отключения нагрузок на выходе прибора и другие аварийные режимы.
У обычных трансформаторных блоков питания такие защиты создавались на старой электромеханической, релейной, полупроводниковой базе. Применять сейчас для них цифровые технологии в большинстве схем не имеет смысла. Исключение составляют случаи питания:
маломощных цепей управления сложной бытовой техники;
слаботочных устройств управления высокой точности, например, используемых в измерительной технике или метрологических целях (цифровые счетчики электроэнергии, вольтметры).
Недостатки импульсных блоков питания
В/ч помехи
Поскольку импульсные блоки питания работают по принципу преобразования высокочастотных импульсов, то они в любом исполнении вырабатывают помехи, транслируемые в окружающую среду. Это создает необходимость их подавления различными способами.
В отдельных случаях помехоподавление может быть неэффективным, что исключает использование импульсных блоков питания для отдельных типов точной цифровой аппаратуры.
Ограничения по мощности
Импульсные блоки питания имеют противопоказание к работе не только на повышенных, но и пониженных нагрузках. Если в выходной цепи произойдет резкое снижение тока за предел минимального критического значения, то схема запуска может отказать или блок станет выдавать напряжение с искаженными техническими характеристиками, не укладывающимися в рабочий диапазон.
Имеется блок питания LiteON от ноутбука Lenovo, задача понизить выходное напряжение до 16-17 вольт. В низковольтной части ШИМку нашел, не могу определить по схеме какой резистор менять, для поняжения напряжения. Блок нужен для питания Imax B6. Буду рад любой помощи.
Дубликаты не найдены
Только мой блок на 20v, а надо не больше 18
нет на выходе никакого шим-контроллера. там стоит схема управления, по типу управляемого стабилитрона (IC301 – нашел только маркировку на плате, наименования микросхемы не знаю, посмотри на корпусе). по факту, нужно пересчитать резисторы R311-R313 (текущие номиналы на найденной схеме тоже не указаны) под нужное выходное напряжение и заменить их.
Прощу прощения но где их найти на плате, хотя бы к какой ноге микросхемы подходят
ориентируясь на нее звони элементы на плате.
У меня получилась R308 13КоМ, R307 43КоМ, R306 10Ком.
немного яснее. там не управляемый стабилитрон, а сборка ОУ, при чем ОУ1 имеет внутреннюю опору 2,5 В. В таком случае, пересчитывать нужно резисторы R306-R308. R306 соединен одни контактом к «+» выхода, а другим к ноге 2 микросхемы 103. R307 и R308 включены последовательно между землей («-» выхода) и 2 ногой микросхемы 103. Короче на ноге 2 должно быть 2,5 В в нормально режиме работы.
чтобы на выходе преобразователя было в районе 16 В, то ставь R306 = 8,2 кОм, R307+R308 = 1,5 кОм (проще эти 2 резистора заменить 1). допуск не ниже 1%. если поставишь эти номиналы, то на выходе должно быть в районе 16,1 В.
если не понимаешь о чем я говорю, лучше не суйся в схему 🙂
Тогда, скорее всего, ОС по напряжению заходит на выв. 2. Прозвоните, какие резисторы туда подходят.
Так и есть. У меня получилась R308 13КоМ, R307 43КоМ, R306 10Ком
Номиналы местами не перепутаны? R306 по идее самый большой номинал. Впрочем, неважно.
Кого-нибудь из этих трёх нужно менять. В нормальном режиме работы они делят выходное напряжение до 2.5В на выв. №2.
Уменьшение R306 – уменьшит выходное напряжение, уменьшение R307,308 – увеличит. Экспериментировать лучше всего, припаивая резисторы относительно большого номинала параллельно имеющимся.
Дальше сами управитесь, удачи.
ЗЫ: и да, правильно писать кОм (я зануда)
Перепутал, кОм возьму на заметку
DC/DC преобразователь на выход кинь и отрегулируй подстроечником
сам пользуюсь зарядным от ноутбука с диодным мостом на выходе. 2 года полет нормальный, imax b6 mini.
Что там под остатками герметика? 431?
это вроде как диодная сборка с общим анодом (baw56)
ос не на 431, к сожалению.
угу. так маркируется BAW56 в корпусе SOT-23
делов то. рядом с белым рвешь ножом печать на плате и припаиваешь подходящий резистор.
LM317 3-Terminal Adjustable Regulator
Output Voltage Range Adjustable
From 1.25 V to 37 V
Output Current Greater Than 1.5 A
Нужно остаться при том же токе, заряжаю иногда свинцовые акб
LM338 на 5A рассчитан, выходное напряжение 1.2. 32В, входное до 40В. Может подойдёт, правда не знаю, насколько он греется при таком токе, скорее всего радиатор понадобится. Даташит: http://belchip.by/sitedocs/00006757.pdf
Самый простой вариант – поставить на выходе последовательную цепь из мощных диодов. После каждого диода напряжение будет снижаться примерно на 0.2В.
Вариант посложнее – прийти в сервис центр и попросить бушный блок питания от старой тошибы с напряжением на выходе 15В.
Третий вариант – искать резистор обратной связи. Один его конец идет напрямую на плюс, другой напрямую в шим. Обычно он имеет крайне нестандартный номинал, что-то вроде 6427. Так же на том конце резистора, который идет в шим, скорее всего будет напряжение 2.5В. Вместо этого резистора надо поставить подстроечник, предварительно выставив на нем такое же сопротивление, как у этого резистора, и вращать его в разные стороны, подбирая такое сопротивление, с которым на выходе бп начнет выдавать нужное напряжение.
А не проще в магазине купить дешевый бп для монитора?
На крайняк на Гавито рубасов за 100
Характеристики подобрать под «аппетит» аймакса, да и ценик у них не высокий.
Сам заряжаю аккумы аймаксом с БП от моника
Технический форум по робототехнике.
изменение напряжения импульсного БП.
изменение напряжения импульсного БП.
Myp » 13 июл 2014, 21:12
в тему призываются телепаты!
имеется БП mean well ps-25-12, на 12 вольт. (пардон, перепутал)
http://www.meanwell.com/search/PS-25/PS-25-spec.pdf
судя по тому что пдфка одна общая на все модели, от 3,3 до 48 вольт
я подозреваю что это типовая схема и выходное напряжение у неё задаётся максимально просто, некими резисторами.
может кто-то по фото определить как ему изменить напругу?
Re: изменение напряжения импульсного БП.
Dmitry__ » 13 июл 2014, 22:45
Йа могу
Вот видишь оптопару? (4 пиновый, обычно pc123). Она управляется 3-х пиновым TL431. Вот этот TL431 и задает напряжение. В гуглe: «tl431 + optocoupler» и вуаля:
https://www.google.ru/search?q=TL431+%2B+pc123&newwindow=1&hl=ru&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=mdLCU42mC8m9ygPe74DQCg&ved=0CAgQ_AUoAQ&biw=1164&bih=832#hl=ru&newwindow=1&q=tl431+%2B+optocoupler&spell=1&tbm=isch
http://www.mdipower.com/content/applica . tput12.htm
Re: изменение напряжения импульсного БП.
MEXAHuK » 13 июл 2014, 22:46
Re: изменение напряжения импульсного БП.
Myp » 14 июл 2014, 00:51
ага, есть AZ431
схема похожа на Figure 3
напряжение так же идёт с R1 и R2
притом каждый из них собран из двух параллельных резисторов.
в сумме поулчается резисторы 2К и 2К2
завтра попробую впаять переменник и покрутить
максимальное напряжение которые можно получить с этого БП будет ограничено параметрами трансформатора?
тобишь я смогу сделать напряжение от нуля до чуть выше чем штатно?
Re: изменение напряжения импульсного БП.
Dmitry__ » 14 июл 2014, 02:04
Переменник аккуратно ставь, чтоб не было сопротивление «0», если вместо R2 (по Figure 3), или «бесконечность», если вместо R1.
Напряжение ограничивают: макс. напр. электролитов, макс. напр. силового транзистора, ток нагрузки. Еще может потребоваться подбор конденсатора в цепи tl431, при большом диапазоне регулировки вых. напр. (чтоб не свистел бп). Только конденсатор как-то неправильно стоит на схемах выше, надо от катода на упр. электрод TL431, ща нагуглю
Добавлено спустя 4 минуты 33 секунды:
как тут на «b», но это на крайний случай, если засвистит бп.
Добавлено спустя 7 минут 12 секунд:
Вот схема по фэншую (rc цепь на tl431):
http://www.qrz.ru/schemes/contribute/po . ns/7.shtml
Re: изменение напряжения импульсного БП.
MEXAHuK » 14 июл 2014, 05:16
Насколько я понимаю, от нуля не получится, при понижении напряжения без переделки трансформатора на определенном пороге генерация будет срываться.
Делители напряжения в источниках питания
При проектировании источников питания желаемое выходное напряжение может быть установлено вручную. Это достигается в большинстве интегральных схем питания, а также в схемах коммутации и линейных регуляторов с помощью делителей напряжения. Соотношение двух значений сопротивления должно быть подходящим, чтобы можно было установить желаемое выходное напряжение. На рисунке 1 показан делитель напряжения. Внутреннее опорное напряжение (V REF ) и желаемое выходное напряжение определяют соотношение значений сопротивления, как показано в уравнении 1:
.Рисунок 1.Делитель напряжения в регуляторе напряжения для регулировки выходного напряжения.
Опорное напряжение V REF определяется импульсным стабилизатором или линейной регулярной ИС и обычно составляет 1,2 В, 0,8 В или даже 0,6 В. Это напряжение представляет собой наименьшее напряжение, которое может выходное напряжение (V OUT ). быть установлен на. При известных опорном напряжении и выходном напряжении в уравнении все еще остаются два неизвестных: R1 и R2. Одно из двух значений сопротивления теперь можно выбрать относительно свободно, так как обычные значения лежат ниже 100 кОм.
Если значения сопротивления слишком низкие, потери мощности из-за постоянно протекающего тока V OUT / (R1 + R2) во время работы чрезвычайно высоки. Если бы R1 и R2 каждый имели значение 1 кОм, то непрерывный ток утечки 1,2 мА протекал бы при выходном напряжении 2,4 В. Это соответствует потере мощности 2,88 мВт, генерируемой одним делителем напряжения.
В зависимости от того, насколько точно должно быть установлено выходное напряжение и насколько велик ток в усилителе ошибки источника питания на выводе FB, уравнение 1 может быть уточнено с учетом этого тока.
Однако значения сопротивления не должны быть слишком высокими. Если бы значения сопротивления составляли 1 МОм, потери мощности были бы только 2,88 мкВт. Основным недостатком такого выбора резистора с очень высокими значениями является тот факт, что он приводит к очень высокому импедансу узла обратной связи. Ток, протекающий в узле обратной связи, может быть очень низким в зависимости от регулятора напряжения. В результате шум может проникать в узел обратной связи и напрямую влиять на контур управления источника питания. Это может остановить регулирование выходного напряжения и привести к нестабильности контура управления.
Это поведение особенно важно для импульсных регуляторов, поскольку из-за быстрого переключения токов возникает шум, который может передаваться в узел обратной связи.
Полезные значения сопротивления для R1 + R2 находятся в диапазоне от 50 кОм до 500 кОм в зависимости от шума, ожидаемого от других сегментов схемы, значения выходного напряжения и необходимости уменьшения потерь мощности.
Еще одним важным аспектом является размещение делителя напряжения на разводке платы. Узел обратной связи должен быть спроектирован как можно меньшего размера, чтобы на этот узел с высоким импедансом приходилось очень мало шума.Резисторы R1 и R2 также должны располагаться очень близко к выводу обратной связи ИС источника питания. Соединение между R1 и нагрузкой обычно не является узлом с высоким импедансом и, следовательно, может быть спроектировано так, чтобы иметь более длинную трассу. На рисунке 2 показан пример резисторов, размещенных рядом с узлом обратной связи.
Рис. 2. Пример удачно размещенного делителя напряжения в блоке питания.
Чтобы уменьшить потери мощности делителя напряжения, особенно в приложениях со сверхнизким энергопотреблением, таких как сбор энергии, некоторые ИС, такие как понижающий стабилизатор ADP5301, имеют функцию настройки выходного напряжения, в которой значение переменного резистора на VID штифт проверяется только один раз при запуске.Это значение затем сохраняется для непрерывной работы без постоянного протекания тока через делитель напряжения. Очень разумное решение для высокоэффективных приложений.
Рисунок 3. Регулировка выходного напряжения без постоянных потерь мощности в делителе напряжения.
Новый подход к уменьшению размера блока питания
В этой статье обсуждается MinE-Cap, новое решение для уменьшения размера источников питания переменного и постоянного тока путем уменьшения размера входного конденсатора большой емкости источника питания.Такой подход никогда не применялся раньше. Конденсатор большой емкости — это элемент накопления энергии на входе источника питания, который фильтрует и снижает пульсации в линии переменного тока. Входной конденсатор большой емкости составляет очень большую часть общего размера источника питания. Размер продиктован необходимостью иметь достаточную емкость для эффективной фильтрации формы входного сигнала на линии низкого уровня и необходимостью иметь номинальное напряжение 400 В (как минимум) для линии высокого уровня.
ВведениеВходное напряжение универсального источника питания может находиться в диапазоне от 90 В до 265 В переменного тока, что после выпрямления составляет приблизительно от 100 до 400 В на шине постоянного тока.Однако требуемая накопительная емкость является максимальной при низком входном напряжении, и поэтому емкость определяется низким напряжением. Именно сочетание высокого напряжения и высокой емкости делает входной конденсатор большой емкости настолько большим.
Благодаря новому подходу MinE-CAP отпадает необходимость в очень большом высоковольтном устройстве с большой емкостью. Вместо этого выбирается конденсатор гораздо меньшего размера на 400 В с меньшей емкостью, чтобы источник питания работал безопасно при высоком линейном входе.Параллельно с этим конденсатор с гораздо большей емкостью, но с меньшим номинальным напряжением используется последовательно с новой микросхемой MinE-Cap, чтобы обеспечить дополнительную память, необходимую для низкого линейного входа (рисунок 1). Поскольку этот конденсатор рассчитан только на 160 В, он значительно меньше — примерно треть объема — чем эквивалентный конденсатор на 400 В для той же емкости. Следовательно, размер входного каскада источника питания резко уменьшается.
Рисунок 1: ИС MinE-Cap для обеспечения дополнительного хранилища, необходимого для низкого линейного входаЧто касается общего входного каскада источника питания, MinE-CAP эффективно снижает объем конденсатора примерно на 50%, что, в свою очередь, может уменьшить общий объем источника питания до 40%.Без MinE-CAP эти конденсаторы настолько велики, что их трудно разместить в корпусе блока питания, и поэтому они могут оказывать непропорциональное влияние на общий объем блока питания.
ВMinE-CAP используется сложный контроллер, хотя он может показаться простым переключателем. Он точно измеряет напряжение на конденсаторе 160 В. Микросхема MinE-CAP IC включает и выключает конденсатор 160 В в цепи во время цикла линии переменного тока, а также контролирует и защищает от скачков напряжения в сети, так что напряжение на низковольтном конденсаторе всегда находится в пределах максимального напряжения производителя.
НадежностьЕсть два других очень важных аспекта конструкции ИС MinE-Cap. Во-первых, MinE-CAP использует транзистор из нитрида галлия, изготовленный с использованием процесса PowiGaN компании Power Integrations. Транзистор специально разработан для очень низкого тока утечки в выключенном состоянии. Низкая утечка особенно важна, когда MinE-Cap выключен, при высоком уровне входного напряжения линии, чтобы предотвратить перезаряд низковольтного конденсатора.
Вторым важным преимуществом архитектуры MinE-CAP является ее влияние на пусковой ток.Пусковой ток — это мера тока, протекающего в блоке питания при первом подключении линии переменного тока. При очень большом входном конденсаторе большой емкости будет очень большой пусковой ток. В большинстве источников питания это означает, что необходимо включить резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Устройства NTC демонстрируют высокое сопротивление при низкой температуре и гораздо более низкое сопротивление при высокой температуре. Следовательно, когда вводится линия переменного тока, полное сопротивление велико, а пусковой ток уменьшается.MinE-Cap устраняет необходимость в резисторе NTC, потому что при первом вводе переменного тока единственная емкость, которую видит линия переменного тока, происходит от конденсатора низкого значения 400 В. Микросхема MinE-Cap представляет собой разомкнутую цепь и блокирует любой ток, протекающий через конденсатор 160 В в этой начальной точке включения. Затем он заряжает конденсатор 160 В гораздо более низким и точно регулируемым током, делая резистор NTC избыточным и повышая эффективность источника питания. Кроме того, за счет уменьшения пускового тока уменьшается нагрузка на мостовой выпрямитель.
Простота конструкцииРазмещенный в небольшом корпусе микросхемы MinSOP-16A, MinE-Cap рассчитан на минимальное количество внешних компонентов. Он также легко взаимодействует с семейством ИС источников питания InnoSwitch компании Power Integrations, как показано на рисунке 2. Имеется два соединения: одно — к выводу V InnoSwitch, позволяя MinE-CAP передавать данные о состоянии линии на InnoSwitch через чувствительный резистор. ; MinE-CAP получает энергию от штыря байпаса InnoSwitch, BPP.
Рисунок 2: ИС семейства InnoSwitch от Power Integrations.Чтобы упростить выбор значений емкости конденсаторов 400 В и 160 В в любой конкретной конструкции, Power Integrations включила кривую выбора в таблицу данных MinE-CAP. См. Рис. 3. По оси абсцисс отложена выходная мощность источника питания, а по оси ординат — емкость в микрофарадах; значения для устройств на 160 В и 400 В описаны с использованием разных диапазонов.
Рисунок 3: Емкость в зависимости от выходной мощности КомпанияPower Integrations обнаружила, что максимальное уменьшение размеров достигается для конструкций с выходной мощностью от 35 до 70 Вт.При мощности выше 70 Вт обычно требуется входной каскад коррекции коэффициента мощности (PFC), усиление которого гарантирует, что конденсатор большой емкости будет постоянно получать высокое напряжение, что делает MinE-Cap избыточным. Однако в таких приложениях, как усилители звука, где пиковая мощность превышает 70 Вт для кратковременных пиков и не требуется PFC, MinE-Cap полезен при гораздо более высоких уровнях мощности в этих условиях.
Источники питания сверхширокого диапазонаСуществует также класс источников питания, в которых MinE-Cap еще более эффективен в уменьшении габаритов: это так называемые источники питания сверхширокого диапазона, которые работают от 90 В переменного тока до 400 В переменного тока.Эти источники питания часто используются на развивающихся рынках, таких как Индия, где напряжение в сети переменного тока подвержено сильным колебаниям. Входной каскад источника питания сверхширокого диапазона является более сложным, чем стандартный универсальный входной источник питания, поскольку выпрямленное напряжение приближается к 600 В постоянного тока. Традиционных конденсаторов на 400 В явно недостаточно. Существуют дорогие электролитические конденсаторы, рассчитанные на 600 В, но чаще разработчики устанавливают два конденсатора на 350 или 400 В для достижения необходимого напряжения пробоя за счет уменьшения вдвое эффективной емкости каждой батареи.
Это реальная проблема для разработчиков источников питания, потому что состояние низкого напряжения в линии не отличается от обычного универсального входного источника питания 90 В переменного тока, который потребует значительной емкости для эффективной фильтрации пульсаций напряжения в линии переменного тока и эффективной поддержки мощности в нисходящем направлении. Теперь, из-за очень высоких требований к суммированию напряжения и пониженной эффективной емкости последовательно соединенных конденсаторов, вам понадобится много таких многослойных высоковольтных устройств, что означает наличие многочисленных конденсаторов, которые еще больше увеличивают размер источника питания.
Здесь преимущество MinE-CAP еще более выражено. Как и в случае со стандартным универсальным входным источником питания, MinE-Cap может добавить емкость для состояния низкого напряжения в линии, а состояние высокого уровня может быть выполнено с использованием намного меньших по размеру конденсаторов, которые получают выгоду от характеристики накопления энергии V 2 для высокого напряжения в линии. На рисунке 4 показано, что в этой сверхширокодиапазонной конструкции с использованием MinE-CAP используется точно такой же конденсатор на 160 В, который использовался со стандартным универсальным входным источником питания, последовательно с MinE-Cap, как и раньше.Значение емкости CLV не отличается в этом сверхшироком диапазоне, потому что оно вводится только тогда, когда это необходимо при низком уровне линии. С другой стороны, пакетные конденсаторы на 400 В могут быть значительно меньше. Компания Power Integrations продемонстрировала уменьшение общего размера конденсатора на 60-65% в некоторых приложениях этого типа. MinE-CAP рассчитан на такие высокие напряжения, поскольку переключатель нитрида галлия MinE-CAP PowiGaN имеет пиковое номинальное напряжение 750 В.
Рисунок 4: Источники питания сверхширокого диапазона СводкаОдним из часто используемых методов уменьшения размера источника питания является увеличение частоты переключения, что требует меньшего трансформатора.Однако этот подход требует перепроектирования магнитов, часто требуя более сложной конструкции, включающей схемы активного зажима, чтобы уменьшить потери первичного зажима. Увеличение количества компонентов, необходимых для введения схемы зажима (которая обычно добавляет еще один переключатель питания на основе GaN), увеличивает необходимое пространство на плате и усложняет конструкцию. Такой подход также увеличивает размер фильтра электромагнитных помех на входе источника питания. Напротив, единственный существующий элемент схемы, который меняет MinE-CAP, — это размер конденсатора.Частота коммутации основного преобразователя неизменна, и фильтр электромагнитных помех часто остается неизменным. Нет необходимости уменьшать пусковой ток с помощью устройств NTC с потерями, а нагрузки на мостовой выпрямитель снижаются, что приводит к дальнейшему уменьшению размеров и повышению надежности. Цепь MinE-CAP полностью не влияет на пульсации на выходе для блока питания, поэтому разработчики могут рассчитывать на такую же низкую выходную пульсацию, как и у обычного источника питания. Блок питания MinE-CAP будет не только более эффективным, компактным и надежным, но и сохранит низкое количество деталей — и, следовательно, обеспечит более быстрый в разработке и более простой в изготовлении блок питания.
Для получения дополнительной информации:
Майк Мэтьюз — вице-президент по разработке продуктов в Power Integrations
| Признак | Причина | Решение | |
| Работа | Выход из Power Supply остановлен. | Скачок или другое перенапряжение было приложено извне (например, нагрузка) к выходной стороне , активировав защиту от перенапряжения . | Добавьте варистор и диод к источнику скачка напряжения и убедитесь, что на выходах источника питания не возникает перенапряжения . |
| Было применено неправильное входное напряжение ( 100 В при настройке 200 В). (Если подается 100 В , когда напряжение установлено на 200 В, , хотя повреждение не произойдет сразу, , повреждение произойдет, если использование продолжится.) | Убедитесь, что входное напряжение совпадает с напряжением, установленным с помощью клемм переключателя. Внутренние схемы могут быть повреждены. Заменить блок питания. | ||
| Выход из источника питания остановлен на (закройте до источника вибрации или удара). | Трещины, возникшие во внутренней пайке из-за вибрации в рабочей среде , препятствуют электропроводности . (Вибрация и удары особенно близки к контактору .) | Если во время работы возникает вибрация, проверьте место установки и уменьшите вибрацию или подумайте о том, чтобы вставить виброустойчивую резину между источником питания и его монтажной поверхностью . | |
| Выход из Power Supply остановлен (близко к источнику сильного высокочастотного шума). | Повреждение произошло из-за импульса от входной линии. | Если во входной линии появляется импульс, отделите входную линию источника питания от источника импульса .Если разделение невозможно, подключите варистор либо к источнику шума , либо к входным клеммам источника питания. Также включает предохранитель, который обеспечит защиту в случае короткого замыкания варистора и повреждения . | |
| Долгосрочное использование | Выход из блока питания Блок питания остановлен (вентилятор остановлен ). | Срок службы вентилятора истек, что препятствует принудительному охлаждению , а внутренняя температура повысилась, что привело к активации защиты от перегрева . | Выполняйте периодическое обслуживание вентилятора принудительного охлаждения и незамедлительно заменяйте вентилятор, если обнаружена какая-либо неисправность в вентиляторе. |
| Подшипники вентилятора изношены из-за рабочей среды (например, пыль или грязь). | Выполняйте периодическое обслуживание вентилятора принудительного охлаждения и убедитесь в отсутствии пыли или грязи в рабочей среде. | ||
| Выход нестабилен. | Клеммы ослабли. | Снова затяните клеммы с указанным крутящим моментом. | |
| На выходе капель. | Срок службы внутренних компонентов истек. | Срок службы встроенного электролитического конденсатора источника питания зависит от температуры окружающей среды и уровня нагрузки, а его конструктивный срок службы зависит от рабочей среды (вибрация, удары). Замените блок питания вместе с другими блоками питания , которые были приобретены в то же время. | |
Цепь конденсаторного источника питания
Одна из основных проблем, которая должна быть решена при проектировании электронной схемы, — это производство низковольтного источника постоянного тока от сети для питания схемы. Обычный метод — это использование понижающего трансформатора для понижения 230 В переменного тока до желаемого уровня низкого напряжения переменного тока. Самый простой, компактный и недорогой метод — это использование конденсатора падения напряжения, подключенного последовательно к фазной линии.
Выбор понижающего конденсатора и схемы схемы требует определенных технических знаний и практического опыта, чтобы получить желаемое напряжение и ток.Обычный конденсатор не справится с этой задачей, так как устройство будет разрушено быстрым током от сети. Скачки напряжения в сети создадут дыры в диэлектрике, и конденсатор перестанет работать. Конденсатор класса X, предназначенный для использования в сети переменного тока, необходим для снижения напряжения переменного тока.
Схема конденсаторной цепи питания
X Номинальный конденсатор 400 Вольт
Перед тем, как выбрать сбрасывающий конденсатор, необходимо понять принцип работы и принцип действия сбрасывающего конденсатора.Конденсатор класса X рассчитан на 250, 400, 600 В переменного тока. Также доступны версии для более высокого напряжения. Эффективное сопротивление (Z), сопротивление (X) и частота сети (50–60 Гц) являются важными параметрами, которые следует учитывать при выборе конденсатора. Реактивное сопротивление (X) конденсатора (C) на частоте сети (f) можно рассчитать по формуле:
X = 1 / (2 ¶ fC)
Например, реактивное сопротивление конденсатора 0,22 мкФ, работающего при частоте сети 50 Гц, будет:
X = 1 / {2 ¶ x 50 x 0.22 x (1/1 000 000)} = 14475,976 Ом или 14,4 кОм.
Сопротивление конденсатора 0,22 мкФ рассчитывается как X = 1 / 2Pi * f * C
, где f — частота сети 50 Гц, а C — значение емкости конденсатора в фарадах. То есть 1 микрофарад равен 1/1000000 фарад. Следовательно, 0,22 микрофарада — это 0,22 x 1/1000000 фарад. Следовательно, прямое сопротивление конденсатора составляет 14475,97 Ом или 14,4 кОм. Чтобы получить ток, я делю напряжение сети на прямое сопротивление в килоомах.То есть 230 / 14,4 = 15,9 мА.
Эффективный импеданс (Z) конденсатора определяется путем принятия сопротивления нагрузки (R) в качестве важного параметра. Импеданс можно рассчитать по формуле:
Z = √ R + X
Предположим, что ток в цепи равен I, а напряжение сети равно V, тогда уравнение выглядит следующим образом:
I = V / X
Таким образом, окончательное уравнение принимает вид:
I = 230 В / 14.4 = 15,9 мА.
Следовательно, если используется конденсатор 0,22 мкФ, рассчитанный на 230 В, он может выдавать в цепь ток около 15 мА. Но для многих схем этого недостаточно. Поэтому для таких цепей рекомендуется использовать конденсатор емкостью 470 нФ, рассчитанный на 400 В, чтобы обеспечить требуемый ток.
X Номинальные конденсаторы переменного тока — 250 В, 400 В, 680 В переменного тока
Таблица, показывающая типы конденсаторов номиналом X, а также выходное напряжение и ток без нагрузки
Исправление
Диоды, используемые для выпрямления, должны иметь достаточное пиковое обратное напряжение (PIV).Пиковое обратное напряжение — это максимальное напряжение, которое диод может выдержать при обратном смещении. Диод 1N4001 выдерживает до 50 Вольт, а 1N4007 — до 1000 Вольт. Важные характеристики выпрямительных диодов общего назначения приведены в таблице.
Так что подходящий вариант — выпрямительный диод 1N4007. Обычно у кремниевого диода прямое падение напряжения составляет 0,6 В. Номинальный ток (прямой ток) выпрямительных диодов также может быть разным. Большинство выпрямительных диодов общего назначения серии 1N имеют номинальный ток 1 А.
Сглаживание постоянным током
Сглаживающий конденсатор используется для генерации постоянного тока без пульсаций. Сглаживающий конденсатор также называется фильтрующим конденсатором, и его функция заключается в преобразовании полуволнового / двухполупериодного выходного сигнала выпрямителя в плавный постоянный ток. Номинальная мощность и емкость — два важных аспекта, которые следует учитывать при выборе сглаживающего конденсатора. Номинальная мощность должна быть больше, чем выходное напряжение без нагрузки источника питания.
Значение емкости определяет количество пульсаций, которые появляются на выходе постоянного тока, когда нагрузка принимает ток.Например, двухполупериодный выпрямленный выход постоянного тока, полученный от сети переменного тока частотой 50 Гц, работающей в цепи, потребляющей ток 100 мА, будет иметь размах колебаний 700 мВ от пика до пика в конденсаторе фильтра номиналом 1000 мкФ.
Пульсация, возникающая в конденсаторе, прямо пропорциональна току нагрузки и обратно пропорциональна значению емкости. Лучше, чтобы пульсации были ниже 1,5 В от пика к пику при полной нагрузке. Поэтому для получения постоянного тока на выходе без пульсаций необходимо использовать конденсатор высокой емкости (1000 мкФ или 2200 мкФ) с номинальным напряжением 25 В или более.Если пульсация будет чрезмерной, это повлияет на работу схемы, особенно RF и IR схем.
Регулирование напряжения
Стабилитрониспользуется для генерации регулируемого выхода постоянного тока. Стабилитрон предназначен для работы в области обратного пробоя. Если кремниевый диод смещен в обратном направлении, достигается точка, в которой его обратный ток внезапно увеличивается. Напряжение, при котором это происходит, называется значением диода «лавина или стабилитрон». Стабилитроны специально созданы для использования эффекта лавины в стабилизаторах «опорного напряжения».
Стабилитрон может использоваться для генерации фиксированного напряжения путем пропускания через него ограниченного тока с помощью последовательного резистора (R). R не оказывает серьезного влияния на выходное напряжение стабилитрона, и выходное напряжение остается стабильным опорным напряжением. Но важен ограничительный резистор R, без которого стабилитрон выйдет из строя. Даже при изменении напряжения питания R будет принимать любое избыточное напряжение. Значение R можно рассчитать по формуле:
R = Vin — Vz / Iz
Где Vin — входное напряжение, Vz выходное напряжение и Iz ток через стабилитрон
В большинстве схем Iz поддерживается на уровне 5 мА.Если напряжение питания составляет 18 В, напряжение, которое должно быть понижено на R, чтобы получить выходное напряжение 12 В, составляет 6 вольт. Если максимально допустимый ток Зенера составляет 100 мА, то R будет пропускать максимальный желаемый выходной ток плюс 5 мА.
Таким образом, значение R выглядит как:
R = 18 — 12/105 мА = 6/105 x 1000 = 57 Ом
Номинальная мощность стабилитрона также является важным фактором, который следует учитывать при выборе стабилитрона. По формуле P = IV .P — мощность в ваттах, ток I в амперах и V — напряжение. Таким образом, максимальное рассеивание мощности, которое может быть допущено в стабилитроне, — это напряжение стабилитрона, умноженное на ток, протекающий через него. Например, если стабилитрон 12 В пропускает ток 12 В постоянного тока и 100 мА, его рассеиваемая мощность составит 1,2 Вт. Поэтому следует использовать стабилитрон мощностью 1,3 Вт.
Светодиодный индикатор
Светодиодный индикаториспользуется в качестве индикатора включения. Значительное падение напряжения (около 2 вольт) происходит на светодиоде при прохождении прямого тока.Падение прямого напряжения различных светодиодов показано в таблице.
Типичный светодиод может пропускать ток 30–40 мА без повреждения устройства. Нормальный ток, обеспечивающий достаточную яркость стандартного красного светодиода, составляет 20 мА. Но это может быть 40 мА для синих и белых светодиодов. Токоограничивающий резистор необходим для защиты светодиода от протекающего через него избыточного тока. Номинал этого последовательного резистора должен быть тщательно выбран, чтобы предотвратить повреждение светодиода, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА.Токоограничивающий резистор можно выбрать по формуле:
R = V / I
Где R — значение резистора в омах, В, — напряжение питания, а I — допустимый ток в амперах. Для типичного красного светодиода падение напряжения составляет 1,8 В. Таким образом, если напряжение питания составляет 12 В (В · с), падение напряжения на светодиоде составляет 1,8 В (В · f), а допустимый ток составляет 20 мА (если), то значение последовательного резистора будет
.Vs — Vf / If = 12 — 1.8/20 мА = 10,2 / 0,02 А = 510 Ом.
Подходящее номинальное сопротивление резистора составляет 470 Ом. Но рекомендуется использовать резистор 1 кОм, чтобы продлить срок службы светодиода, даже если будет небольшое снижение яркости. Поскольку светодиод потребляет 1,8 вольта, выходное напряжение будет на 2 вольта меньше значения стабилитрона. Так что если для схемы требуется 12 вольт, необходимо увеличить значение стабилитрона до 15 вольт. Приведенная ниже таблица представляет собой готовый счетчик для выбора ограничительного резистора для различных версий светодиодов на разные напряжения.
Принципиальная схема
Схема, показанная ниже, представляет собой простой бестрансформаторный источник питания. Здесь используется конденсатор с номиналом 225 К (2,2 мкФ) 400 вольт X для падения 230 вольт переменного тока. Резистор R2 — это спускной резистор, который удаляет накопленный ток из конденсатора, когда цепь отключена. Без R2 есть шанс получить смертельный шок при прикосновении к цепи. Резистор R1 защищает цепь от пускового тока при включении. Двухполупериодный выпрямитель, состоящий из D1 — D4, используется для выпрямления переменного тока низкого напряжения на конденсаторе C1, а C2 удаляет пульсации постоянного тока.При такой конструкции на выходе будет доступно около 24 В при токе 100 мА. Эти 24 В постоянного тока можно отрегулировать до требуемого выходного напряжения с помощью подходящего стабилитрона мощностью 1 Вт. Лучше добавить предохранитель в фазную линию и MOV между фазной и нейтральной линиями в качестве меры безопасности в случае скачка напряжения или короткого замыкания в сети.
Осторожно: Конструкция этого источника питания рекомендуется только лицам, имеющим опыт или компетентность в работе с сетью переменного тока.Поэтому не пытайтесь использовать эту схему, если у вас нет опыта работы с высокими напряжениями.
В недостаток конденсаторного блока питания входит
- Нет гальванической развязки от сети, поэтому выход из строя блока питания может повредить гаджет.
- Слаботочный выход . С конденсаторным источником питания. Максимальный доступный выходной ток составляет 100 мА или меньше, поэтому для работы с мощными индуктивными нагрузками не рекомендуется.
- Выходное напряжение и ток не будут стабильными при изменении входного переменного тока.
Осторожно
Следует проявлять особую осторожность при проверке источника питания с использованием понижающего резистора. Не прикасайтесь ни к каким точкам на печатной плате, так как некоторые точки находятся под напряжением сети. Даже после выключения цепи не прикасайтесь к точкам вокруг падающего конденсатора, чтобы предотвратить поражение электрическим током. Следует проявлять особую осторожность при построении цепи, чтобы избежать короткого замыкания и возгорания. Между компонентами должно быть достаточное расстояние.
Высокомощный сглаживающий конденсатор взорвется, если он подключен с обратной полярностью.Капающий конденсатор неполяризован, поэтому его можно подключать любым способом. Блок питания необходимо изолировать от остальной части цепи с помощью изоляторов. Схема должна быть размещена в металлическом корпусе, не касаясь какой-либо части печатной платы в металлическом корпусе. Металлический корпус должен быть правильно заземлен.
Связанный продукт: Источники питания | Источник питания переменного тока в постоянный
Что может вызвать превышение выходного напряжения блока питания заданного значения?
Технические документы
Резюме
Статья о том, что вызывает состояние перенапряжения.Состояние перенапряжения — это состояние, при котором выходное напряжение источника питания превышает установленное значение. Давайте посмотрим, что может вызвать это.Описание
Причины превышения выходного напряжения блока питания над уставкой:
Ошибки подключения, вызванные пользователем
Эти неправильные подключения должны быть обнаружены и исправлены во время проверки испытательной установки до того, как тестируемое устройство (DUT) будет подключено к источнику питания.Возможные ошибки подключения и их влияние на выходное напряжение блока питания:
- Короткое замыкание измерительных проводов — выходное напряжение быстро превысит установленное значение. Источники питания Keysight предотвращают повышение выходного сигнала выше уставки защиты от перенапряжения (OVP).
- Перевернутые измерительные провода — на большинстве источников питания выходное напряжение будет быстро превышать значение уставки, а на источниках Keysight оно будет остановлено схемой OVP. В наших источниках питания Advanced Power System (APS) N6900 / N7900 это состояние обнаруживается раньше: OV- срабатывает, когда выходное напряжение достигает примерно 10% от номинального напряжения, поэтому выходной сигнал не должен повышаться до настройки и выше.
- Провода с открытым датчиком — Если ваш источник питания не имеет защиты для проводов с открытым датчиком, ваш выходной сигнал может быстро превысить уставку, если один или оба провода датчика разомкнуты. Источники питания Keysight имеют встроенные защитные резисторы, которые ограничивают повышение выходного напряжения примерно на 1% выше уставки. Там и дальше будет регулироваться напряжение. В дополнение к ограничению выходной мощности примерно на 1% выше уставки с открытым проводом, блоки питания Keysight N6900 / N7900 APS имеют функцию, называемую обнаружением открытого провода.Если этот параметр включен, обнаружение проводов с открытым датчиком вызовет состояние сбоя датчика (SF) примерно через 50 мкс после обнаружения проводов с открытым датчиком. Это состояние не отключает выход, но его можно настроить на отключение выхода с помощью расширенной возможности маршрутизации сигналов.
- Особое примечание относительно источников питания N7900 (не N6900): эти модели имеют реле отключения выхода, которые размыкаются при сбое защиты. Для размыкания этих механических реле требуется около 20 мс. Перед тем, как они откроются, схема понижающего программатора выхода активируется примерно на 2 мс и потребляет около 10% номинального выходного тока для снижения выходного напряжения.N7976A и N7977A (обе модели с более высоким напряжением) также имеют твердотельные реле последовательно с механическими реле. При отказе защиты на этих двух моделях программатор срабатывает на 2 мс, после чего сразу размыкаются твердотельные реле, а затем примерно через 20 мс размыкаются механические реле.
Непредвиденный отказ проводки
- Измерительные провода непреднамеренно закорочены — реакция источника питания такая же, как упомянуто выше для закороченных измерительных проводов
- Измерительные провода непреднамеренно открываются — реакция источника питания такая же, как упомянуто выше для открытых проводов
- Измерительные провода никогда не должен быть непреднамеренно реверсирован, тем не менее, реакция источника питания такая же, как упомянуто выше для перевернутых проводов
Обратите внимание, что общая частота отказов источника питания Keysight очень мала.Поскольку указанные ниже сбои являются подмножеством всех сбоев, они очень редки. Это означает, что сбои, которые приводят к увеличению выходного значения до значения, превышающего желаемое, составляют небольшой процент от небольшого процента, и, хотя это и не невозможно, они крайне маловероятны.
- Отказ силового элемента (короткое замыкание)
- Регулятор серии — при замыкании силового элемента последовательного регулятора выходное напряжение очень быстро превышает номинальное напряжение источника питания. Единственный способ ограничить это — отключить OVP и либо запустить тиристор на выходе, чтобы снизить напряжение, либо разомкнуть выходные реле.Например, в моделях Keysight N678xA используется серийный регулятор. При срабатывании OVP в моделях N678xA выходные реле размыкаются для защиты DUT. Сначала очень быстро размыкаются твердотельные реле, а примерно через 6 мс — механические реле.
- Импульсный регулятор — при замыкании силового элемента импульсного регулятора Keysight выходное напряжение будет приближаться к нулю, а не расти, поскольку в импульсных регуляторах Keysight используются силовые трансформаторы, и никакая мощность не может передаваться через трансформатор без включения и выключения переключающих элементов .Например, во всех моделях серий N6700 и N6900 / N7900 используются импульсные стабилизаторы, за исключением моделей N678xA (серийные регуляторы).
- Обратите внимание, что если силовой элемент выходит из строя при использовании любой схемы регулирования мощности, выходное напряжение будет падать, а не повышаться, поэтому это условие не вызывает беспокойства при рассмотрении возможности чрезмерного выходного напряжения.
- Неисправность цепи регулирования (источник смещения, ЦАП, усилитель, процессор цифрового сравнения и т. Д.)
- Существуют различные схемы, которые могут выйти из строя и вызвать неконтролируемое повышение выходного напряжения. Блоки питания Keysight имеют OVP, предназначенную для реагирования на эти сбои. В последовательных регуляторах тиристор на выходе может срабатывать, чтобы снизить напряжение, или выходное реле может размыкаться. В импульсных регуляторах широтно-импульсный модулятор отключен, чтобы предотвратить поступление мощности на выход, программаторы с понижением частоты активируются для снижения любого чрезмерного напряжения, а выходные реле размыкаются (при их наличии) для отключения выхода от тестируемого устройства.
- Множественные параллельные отказы — если выходит из строя как схема регулирования, вызывающая повышение выходного сигнала, так и цепь OVP, ничто не может помешать выходному напряжению подняться выше уставки. Хотя это возможно, это требует правильного сочетания нескольких отказов цепи и, следовательно, крайне маловероятно.
Реакция выхода на переходные процессы тока нагрузки
- Выходное напряжение может временно превысить уставку для коротких переходных процессов в ответ на быстрые изменения тока нагрузки (особенно при разгрузке).Если скачок напряжения достаточно высок и достаточно продолжителен, возможно, что OVP сработает и отреагирует, как описано выше.
- Внешний источник питания (например, аккумулятор, заряженный конденсатор, катушка индуктивности с изменяющимся током или другой источник питания) может вызвать повышение напряжения выше установленного. OVP будет реагировать на это условие, как описано выше. Если внешний источник питания может обеспечить ток, превышающий номинальный ток источника питания, и в источнике питания используется цепь SCR, разумно установить плавкий предохранитель последовательно с внешним источником питания, чтобы предотвратить повреждение источника питания SCR. и / или выходной цепи от чрезмерного тока.
Итак, вы можете видеть, что существует несколько способов повышения выходного напряжения выше установленного. К счастью, инженеры-конструкторы Keysight знают об этих возможностях и имеют большой опыт добавления схем защиты для предотвращения повреждения вашего тестируемого устройства!
См. Также
Доступна дополнительная информация:
Развивайте свой набор навыков с помощью советов экспертов. Устраните проблему до того, как она случится. Лучше разбираться в проблемах с питанием.
Как уменьшить пульсации напряжения?
Введение
Пульсация напряжения означает величину переменного напряжения, которое появляется на постоянном напряжении. Основная причина пульсаций напряжения заключается в том, что преобразователь преобразует переменное напряжение в постоянное, но переменное напряжение невозможно полностью устранить. Например, на рисунке 1 схематически изображен полный мостовой выпрямитель с конденсатором, подключенным к выходной стороне. Пунктирная линия — это форма волны напряжения до полного мостового выпрямителя, сплошная линия — форма волны напряжения после конденсаторной фильтрации, а пульсирующее напряжение относится к размаху сплошной линии.
Пульсации напряжения, показанные на рисунке 1, представляют собой низкочастотные пульсации напряжения. В более высокочастотных приложениях, таких как преобразователи переменного тока в постоянный или постоянного тока в постоянный, частота пульсаций напряжения может быть выше. На рисунке 2 представлена принципиальная схема преобразователя постоянного тока в постоянный. Шумы напряжения генерируются во время переключения MOSFET и передаются на выходную сторону через трансформатор. И, наконец, пульсация, измеренная на выходном конденсаторе, представляет собой пульсацию напряжения, содержащую шумовые составляющие.
Общий метод измерения напряжения заключается в использовании пробника напряжения для измерения выходной или нагрузочной стороны, как показано на рисунке 3. И отображение объема выходного напряжения с помощью осциллографа. Однако, если использовать те же методы для измерения пульсаций напряжения, форма волны будет восприимчива к помехам.
На рисунке 4 показано напряжение пульсаций, измеренное с помощью обычного метода измерения. Видно, что шумовая часть значительно выше. В основном это связано с длинным заземляющим проводом зонда.Путь измерения для пробника эквивалентен увеличению паразитной индуктивности, которая вызывает шум в форме волны выходного напряжения. Это не вызвано конвертером, и здесь легко ошибиться. Итак, правильный метод измерения очень важен.
На рис. 5 показан правильный метод измерения пульсаций. Из рисунка видно, что к выходу преобразователя подключен конденсатор фильтра. Цель состоит в том, чтобы подавить шум, поэтому емкость конденсатора обычно не слишком велика, в основном на уровне 0.От 1 мкФ до 1 мкФ. И зонд должен использовать метод короткого заземления для измерения. Точка измерения должна измениться от нагрузки к выходному конденсатору. Цель состоит в том, чтобы избежать измерения шума. На рисунке 6 показана разница между рябью короткого заземления и отсутствием короткого заземления. Пульсации напряжения преобразователя можно правильно измерить, если использовать правильные методы.
Большинство измерений пульсаций напряжения выполняются, когда осциллограф находится близко к преобразователю.Если расстояние относительно велико, использование пробника напряжения для измерения может оказаться неприемлемым. Более подходящим методом является использование разъема BNC 50 Ом и коаксиального кабеля для измерения на больших расстояниях, как показано на рисунке 7. Следует отметить, что чем короче длина кабеля от выходного конца коаксиального кабеля до конденсатора и осциллографа, тем меньше вероятность получения помех.
В этой статье используется пробник напряжения и метод короткого заземления, а для измерения пульсаций напряжения используется полоса пропускания 20 МГц.
Внешний контур для уменьшения пульсации и шума
Ниже перечислены четыре внешних цепи и объяснена теория схемы.
Как показано на рисунке 8, подключение конденсатора к выходу преобразователя — простой способ уменьшить пульсации выходного напряжения.
В качестве примера возьмем полный мостовой преобразователь.
Vpp — это размах пульсаций напряжения.
I — выходной ток.
f — рабочая частота.
C — емкость.
Как показано в формуле (1), пульсации напряжения обратно пропорциональны емкости. То есть, чем больше емкость, тем меньше пульсации напряжения. Это показывает, что внешний конденсатор помогает подавить пульсации напряжения.
Фильтр нижних частот может быть хорошим выбором для уменьшения пульсации напряжения больше, чем конденсатор, как показано на рисунке 9.
Может использовать частотную характеристику для расчета параметров L и C.
f 0 — частота среза.
Q — коэффициент качества.
R L — Выходная нагрузка.
Возьмите формулу (3) в формулу (2), и она может вычислить L и C соответственно, как показано в формулах (4) и (5).
Коэффициент качества связан с импедансом нагрузки и LC-фильтром, который можно разделить на три кривые: избыточное демпфирование, критическое демпфирование и недостаточное демпфирование, как показано на рисунке 10.В идеале использование критического демпфирования в качестве параметров LC-фильтра является наиболее подходящим.
Из-за того, что внутри преобразователя есть переключающие компоненты, он будет генерировать переключающий шум. Эти шумы также могут передаваться на выходную сторону. А дроссельный фильтр синфазного сигнала может ограничить этот вид шума, как показано на рисунке 11.
Дроссельный фильтр синфазного сигнала обычно используется в качестве фильтра электромагнитных помех. Однако внутри синфазного фильтра все еще есть индуктивность рассеяния.Индуктивность рассеяния действует как индуктор дифференциального режима, и он аналогичен фильтру скорости LC. Таким образом, катушка индуктивности синфазного фильтра все еще может оказывать некоторое влияние на подавление пульсаций напряжения.
На рисунке 12 показана схема умножителя емкости, которая может уменьшить пульсации на выходе транзистора и R, C. Для выходной стороны это имеет эффект усиления C1, аналогично добавлению большой емкости на выходной стороне. Он подходит для уменьшения пульсаций напряжения и применения с ограничениями по размеру.
Как показано на рисунке 13 (a), это RC-фильтр нижних частот в схеме. Если вы хотите подавить пульсации напряжения, емкость C1 должна быть очень большой. Если к нему добавить транзистор, как показано на рисунке 13 (b), ток, подаваемый C1 на выход, будет примерно в β раз меньше. Другими словами, емкость C1 увеличивается на выходе примерно в β раз.
Схема умножителя емкости также имеет недостатки, потому что напряжение транзистора Vce будет изменяться в зависимости от выходного тока, что вызовет некоторое падение напряжения на выходе, диапазон может быть от 0.От 65 В до 3 В. Следовательно, это подходит для приложений с малым током и невысокой точностью напряжения, например, для усилителя OP или источника питания DAC.
Заявка
Далее будет использоваться конкретный преобразователь постоянного тока в постоянный для измерения разницы пульсаций напряжения до и после с помощью различных схем уменьшения пульсаций напряжения.
Преобразователь представляет собой широкий диапазон входного напряжения от 9 до 36 В на входе, регулируемый преобразователь на выходе 5 В, выходная мощность 30 Вт, выходной ток 6 А, технические характеристики приведены в таблице 1.
| Преобразователь постоянного тока в постоянный | PF30WR4-2405 |
| Входное напряжение | 24 В постоянного тока |
| Выход | 5 В постоянного тока / 6A |
| Рабочая частота | 400 кГц |
| Пульсация и шум | 75 мВпик-пик (макс) |
На рисунке 14 показана форма волны пульсаций напряжения на выходе при использовании метода короткого заземления.В связи с отсутствием дополнительной схемы шумоподавления. Видно, что размах пульсаций выходного напряжения и шума составляет около 445,9 мВ при отсутствии внешнего конденсатора.
Для подавления пульсаций выходного напряжения и шума наиболее распространенным и простым способом является добавление конденсатора.
На рисунке 15 показаны пульсации выходного напряжения, измеренные внешним MLCC емкостью 22 мкФ. Из рисунка видно, что пульсирующее напряжение снизилось с 445,9 мВ до примерно 30 мВ.
Кроме того, на рисунке 16 показана форма сигнала для удвоенного выходного конденсатора.Пульсации выходного напряжения становятся ниже, а значение размаха составляет 19,5 мВ. Следовательно, внешний конденсатор на выходе преобразователя может эффективно подавлять пульсации выходного напряжения.
Рис. 17 представляет собой принципиальную схему фильтра нижних частот. Из таблицы технических характеристик преобразователя рабочая частота преобразователя составляет 400 кГц. Сначала установите частоту среза на 40 кГц, а коэффициент качества на 0,707. С помощью уравнений 4 и 5 можно получить индуктивность 4.69 мкГн, а емкость — 3,376 мкФ. Наконец, выберите индуктивность 4,7 мкГн и два MLCC по 2,2 мкФ в качестве выходного фильтра нижних частот.
На рисунке 18 представлена форма волны пульсаций выходного напряжения. Есть сравнение до и после фильтра. Фильтр нижних частот, пульсации и шум эффективно подавляются.
На рисунке 19 схематично показан дроссель синфазного сигнала в качестве выходного фильтра. В этом эксперименте в качестве железного сердечника использовался ферритовый сердечник Mn-Zn из A151, T16x12x8C.Количество обмоток — 10. Основная индуктивность составляет 0,35 мГн, а индуктивность рассеяния — 3,18 мкГн. C1 и C2 составляют 0,22 мкФ MLCC.
На рисунке 20 схематически показан фильтр синфазных помех. Можно видеть, что индуктивность рассеяния используется в качестве индуктивности дифференциального режима, которая такая же, как у двух фильтров нижних частот, поэтому эффект подавления пульсаций выходного напряжения должен быть лучше, чем у одиночного фильтра нижних частот.
Рисунок 21 — это форма сигнала измерения. Это правда, что пульсации напряжения ниже, чем у одиночного фильтра нижних частот, но недостатком является то, что он занимает больше места.
На рис. 22 показана принципиальная схема этого эксперимента со следующими параметрами.
Q1 — это 2SCR552PT100, это транзистор ROHM.
R1 составляет 1 кОм.
C1 составляет 4,7 мкФ.
Так как емкостной умножитель подходит для низкого уровня мощности или сигнала. Поскольку это приведет к падению напряжения, он не подходит для сильноточных приложений. Таким образом, выходной ток этого эксперимента ограничен 0,2 А.
Рисунок 23 — это тестовый сигнал.Он может видеть разницу между фильтром до и после. Пульсации до подавления составляют около 97 мВ, а после подавления — 12,8 мВ, что может уменьшить пульсации напряжения. Недостатком является то, что его можно использовать только на уровне сигнала, в момент более высокой выходной мощности.
Заключение
В этой статье рассказывается о формировании пульсации и шума, а также о методе измерения. Также предоставляет четыре вида методов уменьшения пульсации и шума и позволяет провести эксперимент для каждого типа фильтра.
Таблица 2 показывает сравнительную таблицу для четырех методов, чем ниже оценка, тем лучше.
По общей оценке, только добавление конденсаторов является наиболее подходящим методом подавления пульсаций, который не только имеет наименьшую громкость, но и имеет определенный эффект.
Второй и третий — это фильтр нижних частот и фильтр синфазных помех. Поскольку у него есть внешние катушки индуктивности и синфазный дроссель, пространство для разводки больше, чем у конденсатора, но эффект лучше. Поэтому во многих приложениях с низкой пульсацией используются эти два метода.
Четвертая схема — это схема умножителя емкости, которая хорошо влияет на подавление пульсаций напряжения, но может использоваться только для низкого уровня тока или сигнала, что ограничивает область применения.
| С | LC фильтр | Фильтр CMC | Множитель C | |
| Кол-во деталей | 1 | 2 | 3 | 3 |
| Пространство листа | 1 | 2 | 3 | 3 |
| Подавление пульсаций и шума | 2 | 1 | 1 | 1 |
| Выходной ток | 1 | 1 | 1 | 3 |
1 → хорошо, 2 → средний, 3 → плохо
CTC является профессиональным поставщиком услуг для высокопроизводительных модулей питания (преобразователь переменного тока в постоянный и преобразователь постоянного тока в постоянный) для критически важных приложений по всему миру уже 30 лет.Наша основная компетенция заключается в разработке и поставке продуктов с использованием передовых технологий, конкурентоспособных цен, чрезвычайно гибких сроков поставки, глобального технического обслуживания и высококачественного производства (Сделано в Тайване).
CTC — единственная корпорация, имеющая сертификаты ISO-9001, IATF-16949, ISO22613 (IRIS) и ESD / ANSI-2020. Мы можем на 100% гарантировать, что не только продукт, но и наши рабочие процессы и услуги будут соответствовать системе управления качеством для каждого высокотехнологичного приложения с самого начала. От проектирования до производства и технической поддержки, каждая деталь эксплуатируется в соответствии с высочайшими стандартами.
Каковы основные 3 недостатка превышения входного напряжения источника питания?
Общий вопрос, который задают инженеры при разработке спецификаций блоков питания: «Что, если я эксплуатирую блок питания за пределами определенного диапазона спецификаций?» Чтобы помочь ответить на этот вопрос, разработчик должен обозначить потенциальные недостатки и отказы, которые могут возникнуть при работе источника питания за пределами его установленных пределов. Давайте обсудим три основных потенциальных проблемы, которые могут возникнуть, когда входное напряжение выходит за пределы допустимого диапазона источника питания.Пределы входного напряжения
Во всем мире доступное сетевое напряжение и связанная с ним стабильность могут сильно различаться, что затрудняет разработку источника питания, который удовлетворяет потребностям диапазона входного сигнала для всех приложений. Если предположить, что входные характеристики источника питания «достаточно близки» к желаемому рабочему напряжению приложения, это может привести к сбоям, если источник питания будет работать за пределами допустимых пределов. Эти сбои можно определить как отказы компонентов, отказы системы или отказы спецификаций, и каждый из них по-разному влияет на источник питания и производительность системы.
1. Превышение пределов входного напряжения — отказы компонентов
Отказы компонентов возникают, когда компонент поврежден и больше не работает должным образом. Подача напряжения, превышающего максимальное рабочее напряжение компонента, — простой способ повредить любой компонент. Многие компоненты, размещенные на входе, такие как X-конденсаторы, металлооксидные варисторы (MOV) и мостовые выпрямители, легко определить как подверженные напряжению. Если входное напряжение превышает их максимальное рабочее напряжение, конкретный режим отказа этих компонентов может привести к нескольким различным сценариям.Например, X-конденсаторы, которые предназначены для короткого замыкания по соображениям безопасности, скорее всего, сработают предохранитель, что приведет к неработоспособности источника питания. Однако, если Y-конденсаторы, которые предназначены для размыкания при отказе, выйдут из строя, источник питания может продолжать работать, подвергая пользователей риску поражения электрическим током.
Другие компоненты, такие как предохранитель, труднее определить как подверженные отказу в случае перенапряжения. В нормальных условиях предохранитель будет выглядеть как короткое замыкание, и увеличение напряжения просто заставит предохранитель пропускать меньший ток.Если сбой, такой как короткое замыкание X-конденсатора, происходит внутри источника питания, предохранитель размыкается и отключает цепь от источника входного сигнала. Однако, если максимальное напряжение предохранителя превышено и X-конденсатор закорочен, предохранитель не сможет подавить дугу. Это не позволит сохранить цепь разомкнутой, что приведет к продолжению протекания тока через неисправный конденсатор, что вызовет проблемы как наверху, так и на выходе.
Рекомендуем вам: Мощные прорывные батареи, дешевые и простые в изготовлении
В других случаях напряжение связано с паразитными компонентами, значения которых трудно определить.Например, переключатель в обратном преобразователе имеет пиковое напряжение, определяемое не только входным напряжением, но также индуктивностью рассеяния и соотношением витков. В таких случаях напряжение не всегда можно определить, просто взглянув на схему или таблицы данных. Напротив, напряжение должно измеряться напрямую.
События пониженного напряжения также могут вызвать отказ компонентов. При работе источника питания ниже минимального рабочего напряжения ток во многих компонентах будет пропорционально увеличиваться.Предохранитель, выпрямитель, переключатели и другие компоненты, по которым протекает повышенный ток, будут рассеивать больше энергии, что приведет к повышению температуры и вероятности выхода из строя. Магнитные компоненты, такие как дроссель коррекции коэффициента мощности (PFC), также будут пропускать больший ток, и в результате их индуктивность падает или полностью насыщается. В зависимости от конкретной топологии это может привести к увеличению пикового тока (потенциально повреждающему компоненты, такие как переключатель), увеличению рабочей частоты, снижению эффективности или отказу преобразования мощности в целом.
2. Превышение пределов входного напряжения — системные сбои
При нарушении таких параметров, как рабочая частота или диапазон рабочего цикла, системные сбои могут привести к неправильному функционированию внутренних функций различных топологий. Например, LLC-преобразователь изменяет рабочую частоту для регулирования выходного напряжения, при этом частота обратно пропорциональна усилению вход-выход преобразователя. Однако, если входное напряжение уменьшается, тогда частота также будет уменьшаться, чтобы увеличить коэффициент усиления и поддерживать постоянное выходное напряжение.Неотъемлемой характеристикой LLC-преобразователя является то, что кривая усиления поддерживает только обратное отношение частоты к усилению до определенной частоты. Ниже этой частоты соотношение становится обратным (т. Е. Усиление увеличивается с увеличением частоты). Если входное напряжение уменьшается до точки, в которой источник питания смещается в эту область (известную как емкостная область), источник питания может работать неправильно или полностью выйти из строя.
Некоторые неизолированные преобразователи, включая повышающий преобразователь, используемый в схеме PFC, преобразуют только в одном направлении, вверх или вниз.В случае повышающего преобразователя он выдает только напряжение, превышающее входное напряжение. Если источник питания переменного / постоянного тока с коррекцией коэффициента мощности работает с входным напряжением, превышающим выходное напряжение повышающего преобразователя, повышающий преобразователь не будет работать и не сможет скорректировать коэффициент мощности. Точно так же понижающий преобразователь, который преобразует высокий входной сигнал в низкий выходной, не может работать при напряжении ниже, чем выходное напряжение. Понижающий преобразователь также содержит переключатель, затвор которого не связан с землей, и, как следствие, использует схему самонастройки для создания напряжения затвор-исток для управления полевым транзистором.Эта схема начальной загрузки полагается на действие переключения для создания напряжения затвора, поэтому, когда входное напряжение слишком близко к выходному напряжению, синхронизация переключения не позволяет схеме начальной загрузки создавать напряжение управления затвором, и схема перестает работать.
Вам также может понравиться: Как нитрид галлия позволяет использовать более компактные и эффективные источники питания
Источники питания также имеют встроенные схемы защиты для предотвращения работы в определенных условиях. Это становится более распространенным на более высоких уровнях мощности, поскольку отказы более опасны и дороги.Защита от пониженного напряжения — это функция, обычно встречающаяся в источниках питания переменного / постоянного тока большей мощности, которая отключает источник питания, если входное напряжение падает ниже заданного порогового значения.
3. Превышение пределов входного напряжения — ошибки спецификации
Работа за пределами спецификации не всегда приводит к полному отказу, но вместо этого приводит к тому, что характеристики источника питания выходят за рамки спецификации. Как указывалось ранее, уменьшение входного напряжения вызовет увеличение входного тока, что приведет к увеличению потерь и тепла при одновременном уменьшении диапазона рабочих температур и эффективности.
Чтобы защитить источник питания от катастрофического отказа, контроллеры часто имеют встроенную защиту, позволяющую избежать определенных условий. Эти защиты не отключают источник питания, а вместо этого ограничивают характеристику на определенном значении. Например, в случае топологии LLC внутри контроллера часто существуют ограничения по частоте. Как описано ранее, по мере уменьшения входного напряжения частота переключения будет увеличиваться, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение. Если контроллер ограничивает частоту, когда она достигает минимума, выходное напряжение начинает уменьшаться вместе с входным напряжением.
Дополнительная информация: Как уничтожить литий-ионные батареи?
В то время как влияние на характеристики спецификации легко оценить в некоторых случаях, таких как описанные выше, влияние входного напряжения в других случаях предсказать труднее. Одним из таких примеров является взаимосвязь между входным напряжением и электромагнитным излучением (EMI). Работа за пределами указанного диапазона входного напряжения может иметь большое влияние на электромагнитные помехи и привести к несоблюдению соответствующих нормативных требований.Дополнительное напряжение или ток нагрузки могут еще больше изменить эффективность фильтра электромагнитных помех, а для переменной частоты устройства изменяют рабочую точку до уровня, вызывающего отказ.
Обязательно спросите у производителя
Входное напряжение влияет на многие аспекты источника питания, включая нагрузки на компоненты, рабочую точку и производительность. Работа за пределами указанного диапазона может повлиять на один или несколько из этих элементов и, если нажать слишком далеко, сработает схема защиты или полный отказ.Знание того, насколько далеко можно продвинуть источник питания в определенном направлении и каковы последствия, потребует знания номинальных характеристик и значений внутренних компонентов, которые редко доступны пользователю и их трудно определить. Лучший способ определить безопасную работу источника питания за пределами указанного диапазона входного напряжения — это спросить производителя, который может определить риски и внести изменения в конструкцию, необходимые для обеспечения работы на желаемом уровне. .
