Как сделать простой регулируемый блок питания » Полезные самоделки

Как сделать простой регулируемый блок питания.

---

Когда собираю какую либо электронную самоделку, всегда появляется вопрос питания устройства. Сейчас многие применяю блок питания компьютера. У компьютерного блока питания есть ряд преимуществ: большие токи при фиксированных напряжениях, защита от короткого замыкания. Но так же есть и минусы, точней, неудобные моменты: напряжения имеют определенные значения, размер блока.

Решил я для себя сделать малогабаритный блок питания с регулировкой выходного напряжения. Габариты устройства выбрал минимально возможные.

 

Основные компоненты

Основой конструкции служит понижающий модуль из Китая. Цена у него довольно низкая и параметры неплохие. Имеется защита от короткого замыкания. Выдерживает ток около 2-х Ампер. Меня устраивает.

 

Для понижения сетевого напряжения применю трансформатор. Давно лежал без дела. У меня он на 17.9 Вольт и током около 1.7 Ампера.

 

Индикатором выходного напряжения служит вольтметр из Китая. Он маленький и довольно точный.

 

Клеммы применю от старого прибора. Они крепкие и мощные. Так же нашел провода с обжатыми наконечниками под отверстия 4 мм.

 

Выпрямлять переменное напряжение буду готовым диодным мостом. Сглаживать пульсации буду электролитическим конденсатором.

 

Для комфортной регулировки напряжения, резистор вынесу на корпус блока питания. Как же подобрал старенькую ручку для резистора.

 

Питать вольтметр буду от отдельного стабилизатора напряжения. Применил отечественный на 12 вольт. Если питать вольтметр от выходного напряжения, то индикация его загорается от 4 вольт. Блок же выдает напряжение ниже и отображение прибора будет отсутствовать.

 

Теперь о схеме. Схема простая и трудностей сборки возникнуть не должно.

Нарисовал максимально понятно.

 

Сборка блока питания

Для начала разбираем корпус трансформатора и вынимаем последний. К трансформатору припаиваем диодный мост и конденсатор.

 

Стабилизатор для питания вольтметра припаял и прикрутил к корпусу.

 

К понижающему модулю припаял провода с наконечниками, и выпаял резистор. Вместо резистора впаял провода.

 

На корпусе размечаем отверстия и вырезаем. Так же отверстия которые были ранее на блоке не дорабатываем практически.

 

Устанавливаем вольтметр и одну клемму.

 

Плату преобразователя устанавливаем в уголок около трансформатора. Регулировочный резистор припая и его буду ставить на шве корпуса. Вторую клемму тоже установлю на шов. При закрытии корпуса они зафиксируются надежно.

 

Выключатель питания установил на заднюю панель блока.

 

Плюсовую клемму подкрасил лаком для ногтей. Блок питания регулирует напряжение от 1.23 Вольта до 19 Вольт.

 

Такой вот компактный блок питания получился.

Сборку смотрим на видео:

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

Как сделать простейший блок питания и выпрямитель

В этой статье ЭлектроВести расскажут вам как сделать простейший блок питания и выпрямитель.

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

• Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
• Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов

.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что Служба безопасности Украины обнаружила в режимных помещениях Южно-Украинской атомной электростанции компьютерную технику, которая использовалась для майнинга криптовалют. По данным следствия, из-за несанкционированного размещения компьютерной техники произошло разглашение сведений о физической защите атомной электростанции, что является государственной тайной. К майнингу криптовалют, возможно, были причастны служащие части Национальной гвардии Украины, охраняющие АЭС.

По материалам: electrik.info.

Простой регулируемый стабилизированный блок питания

Этот блок питания на микросхеме LM317, не требует каких – то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор.

Питание схемы рассчитано на напряжение до 40 вольт переменного тока, а на выходе можно получить от 1.2 до 30 вольт постоянного, стабилизированного напряжения. Регулировка от минимума до максимума потенциометром происходит очень плавно, без скачков и провалов. Ток на выходе до 1.5 ампер. Если потребляемый ток не планируется выше 250 миллиампер, то радиатор не нужен. При потреблении большей нагрузки, микросхему поместить на теплопроводную пасту к радиатору общей площадью рассеивания 350 – 400 или больше, миллиметров квадратных. Подбор трансформатора питания нужно рассчитывать исходя из того, что напряжение на входе в блок питания должно быть на 10 – 15 % больше, чем планируете получать на выходе. Мощность питающего трансформатора лучше взять с хорошим запасом, во избежание излишнего перегрева и на вход его обязательно поставить плавкий предохранитель, подобранный по мощности, для защиты от возможных неприятностей.
Нам, для изготовления этого нужного устройства, потребуются детали:

• Микросхема LM317 или LM317T.
  
• Выпрямительная сборка почти любая или отдельные четыре диода на ток не менее 1 ампер каждый.
  
• Конденсатор C1 от 1000 МкФ и выше напряжением 50 вольт, он служит для сглаживания бросков напряжения питающей сети и, чем больше его ёмкость, тем более стабильным будет напряжение на выходе.
  
• C2 и C4 – 0.047 МкФ. На крышке конденсатора цифра 104.
  
• C3 – 1МкФ и больше напряжением 50 вольт. Этот конденсатор, так же можно применить большей ёмкости для повышения стабильности выходящего напряжения.
  
• D5 и D6 – диоды, например 1N4007, или любые другие на ток 1 ампер или больше.
  
• R1 – потенциометр на 10 Ком. Любого типа, но обязательно хороший, иначе выходное напряжение будет «прыгать».
  
• R2 – 220 Ом, мощностью 0.25 – 0.5 ватт.

Перед подключением к схеме питающего напряжения, обязательно проверьте правильность монтажа и пайки элементов схемы.

Сборка регулируемого стабилизированного блока питания

Сборку я произвел на обычной макетной платы без всякого травления. Мне этот способ нравится из-за своей простоты. Благодаря ему схему можно собрать за считанные минуты.

Проверка блока питания

Вращением переменного резистора можно установить желаемое напряжение на выходе, что очень удобно.

Видео испытаний блока питания прилагается

РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

   Скажу без преувеличения, что блок питания — это основа всей радиолюбительской лаборатории. И действительно, ни один девайс не запустить без нормального регулируемого БП с индикаторами вольт и ампер. Естественно он должен быть оборудован защитой на слабый и на сильный ток. Иначе любая нештатная ситуация в схеме или малейшая ошибка монтажа и подключения, приведёт к мгновенному сгоранию чего нибудь дорогого в устройстве. Часто на форуме спрашивают — чего бы такого спаять и сделать попроще? Ответ один: Начните с нормального блока питания. И совсем необязательно ваять что-то сложное, достаточно простого регулируемого 0-15В БП с защитой от превышения значения тока в подключенной нагрузке.

   Несмотря на огромное количество всякоразных схем БП в интернете и радиожурналах, я снова и снова возвращаюсь к простой, годами (десятилетиями) проверенной схеме регулируемого блока питания. Как говорится: новое — это хорошо забытое старое. Вот основные преимущества данной схемы:
  — не содержит дорогих и труднодобываемых деталей;
  — прост в сборке и настройке;
  — нижний предел напряжения составляет всего 0,05 вольта;
  — широкий диапазон выходных напряжений;
  — двухдиапазонная защита по току, на 0,05 и 1А;
  — высокая стабильность работы.

   Трансформатор питания должен обеспечивать напряжение на 3В больше, чем требуемое максимальное на выходе. То есть если блок питания регулируется в пределах до 20В, то с трансфолрматора надо получить хотя-бы 23В. Диодный мост выбираем исходя из максимального тока, ограниченного защитой. При токе до 1А ставим обычный советский мост КЦ402. Конденсатор фильтра 4700мкф, этой ёмкости вполне достаточно, чтоб даже самая чувствительная к наводкам по питанию и помехам схема не давала фон. Этому способствует и неплохой компенсационный стабилизатор с коэфициентом подавления пульсаций больше 1000.

   На фото показан регулируемый блок питания, который верой и правдой служит уже 10 лет! Собирался как временный, но работа его так понравилась, что пользуюсь им до сих пор. Сам БП и простой, но сколько сложных девайсов удалось с его помощью починить и запустить.

   По схеме почти все транзисторы германиевые, но когда будете заменять их на современные кремниевые учтите, что нижний МП37 должен быть именно таким — германиевым, структуры н-п-н: МП36, МП37, МП38.

   Токоограничительный узел собран на транзисторе, который следит за падением напряжения на резисторе. Здесь можно более подробно почитать про расчёт данного резистора, а так-же резисторов шунта стрелочных индикаторов. Нижний предел напряжения всего 0,05 вольт, что не по зубам даже многим более сложным схемам БП. Максимум выходного напряжения при регулировке, определяется стабилитроном Д814. Он выбирается на половину выходного напряжения. Так если надо на выходе иметь 0-25В, ставьте стабилитрон на 13В, например Д814Д.

   Стрелочные индикаторы показывают напряжение и ток. О методе расчёта шунта для них написано тут. Корпус для регулируемого блока питания желательно сделать металлический — так он будет экранировать плату блока питания и трансформатор, чтоб они не создавали наводок чувствительным настраиваемым схемам.

   Форум по блокам питания

   Форум по обсуждению материала РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Узнаем как изготовить блок питания который регулируется своими руками

Из статьи вы узнаете, как изготовить блок питания регулируемый своими руками из доступных материалов. Его можно использовать для питания бытовой аппаратуры, а также для нужд собственной лаборатории. Источник постоянного напряжения может применяться для тестирования таких устройств, как реле-регулятор автомобильного генератора. Ведь при его диагностике возникает необходимость в двух напряжениях – 12 Вольт и свыше 16. А теперь рассмотрите особенности конструкции блока питания.

Трансформатор

Если устройство не планируется использовать для зарядки кислотных аккумуляторов и питания мощной аппаратуры, то нет необходимости в использовании крупных трансформаторов. Достаточно применить модели, мощность у которых не более 50 Вт. Правда, чтобы сделать регулируемый блок питания своими руками, потребуется немного изменить конструкцию преобразователя. Первым делом нужно определиться с тем, какой диапазон изменения напряжения будет на выходе. От этого параметра зависят характеристики трансформатора блока питания.

Допустим, вы выбрали диапазон 0-20 Вольт, значит, отталкиваться нужно от этих значений. Вторичная обмотка должна иметь на выходе переменное напряжение 20-22 Вольта. Следовательно, на трансформаторе оставляете первичную обмотку, поверх нее проводите намотку вторичной. Чтобы вычислить необходимое количество витков, проведите замер напряжения, которое получается с десяти. Десятая часть этого значения – это напряжение, получаемое с одного витка. После того как будет сделана вторичная обмотка, нужно произвести сборку и стяжку сердечника.

Выпрямитель

В качестве выпрямителя можно использовать как сборки, так и отдельные диоды. Перед тем как сделать регулируемый блок питания, проведите подбор всех его компонентов. Если сила тока высокая на выходе, то вам потребуется использовать мощные полупроводники. Желательно их устанавливать на алюминиевых радиаторах. Что касается схемы, то предпочтение нужно отдавать только мостовой, так как у нее намного выше КПД, меньше потерь напряжения при выпрямлении переменного тока. Однополупериодную схему использовать не рекомендуется, так как она малоэффективна, на выходе возникает много пульсаций, которые искажают сигнал и являются источником помех для радиоаппаратуры.

Блок стабилизации и регулировки

Для изготовления стабилизатора и регулятора напряжения разумнее всего использовать микросборку LM317. Дешевый и доступный каждому прибор, который позволит за считаные минуты собрать качественный блок питания регулируемый своими руками. Но его применение требует одной важной детали – эффективного охлаждения. Причем не только пассивного в виде радиаторов. Дело в том, что регулировка и стабилизация напряжения происходят по весьма интересной схеме. Устройство оставляет ровно то напряжение, которое необходимо, а вот излишки, поступающие на его вход, преобразуются в тепло. Поэтому без охлаждения вряд ли микросборка долго проработает.

Взгляните на схему, в ней нет ничего сверхсложного. Всего три вывода у сборки, на третий подается напряжение, со второго снимается, а первый необходим для соединения с минусом блока питания. Но здесь возникает маленькая особенность – если включить между минусом и первым выводом сборки сопротивление, то появляется возможность проводить регулировку напряжения на выходе. Причем блок питания регулируемый своими руками может изменять выходное напряжение как плавно, так и ступенчато. Но первый тип регулировки наиболее удобный, поэтому его используют чаще. Для реализации необходимо включить сопротивление переменное 5 кОм. Кроме того, между первым и вторым выводом сборки требуется установить постоянный резистор сопротивлением около 500 Ом.

Блок контроля силы тока и напряжения

Конечно, чтобы эксплуатация устройства была максимально удобной, необходимо проводить контроль выходных характеристик – напряжения и силы тока. Строится схема регулируемого блока питания таким образом, что амперметр включается в разрыв плюсового провода, а вольтметр – между выходами устройства. Но вопрос в другом – какой тип измерительных приборов использовать? Самый простой вариант – это установить два LED-дисплея, к которым подключить схему вольт- и амперметра, собранную на одном микроконтроллере.

Но в блок питания регулируемый, своими руками изготавливаемый, можно смонтировать пару дешевых китайских мультиметров. Благо их питание можно произвести непосредственно от устройства. Можно, конечно, использовать и стрелочные индикаторы, только в этом случае нужно проводить градуировку шкалы для переменного резистора.

Корпус устройства

Изготавливать корпус лучше всего из легкого, но прочного металла. Идеальным вариантом окажется алюминий. Как уже было упомянуто, схема регулируемого блока питания содержит элементы, которые сильно нагреваются. Следовательно, внутри корпуса нужно монтировать радиатор, который для большей эффективности соединить можно с одной из стенок. Желательно наличие принудительного обдува. Для этой цели можно использовать термовыключатель в паре с вентилятором. Устанавливать их необходимо непосредственно на радиаторе охлаждения.

Простой регулируемый блок питания своими руками

Согласитесь, что в быту постоянно нужен регулируемый источник напряжения для разных целей. Вместо того чтобы делать временные решения на скорую руку из всяких адаптеров и трансформатором с выпрямителями, лучше построить красивый лабораторный источник питания для универсальных целей. Маленький, потому что как правило на столе мало места. Из-за лени не каждый хочет делать печатную плату. Поэтому можно выбрать комплект для самостоятельной сборки.

Схема электрическая простого БП

Схема простого БП на транзисторах с регулировкой

Вот понравилась интересная несложная схема. А готовое устройство на её основе имеет такие достоинства:

1. маленький, легкий, переносимый, полностью пластиковый корпус.
2. источник питания имеет защиту.
3. используется уже существующий трансформатор, который достался новый от зарядного устройства для электроинструмента, на 18 В 0,5 А. Номинальная мощность этого трансформатора неизвестна. Судя по измерениям и весу около 12 Вт. При 22 В он дает номинальное значение 0,5 А. Так что-то вроде 12 Вт.
4. источник питания не должен был иметь каких-либо мощных параметров. Около 15 В, 300 мА будет достаточно для работы.
5. бесшумный, то есть пассивное охлаждение, трансформатор тихий.
6. должна быть возможность протестировать средней мощности светодиоды, не ища последовательно токо-ограничительные резисторы.
7. должен обеспечивать быстрое / простое использование, чтоб не нужно вытаскивать все оборудование
8. устойчивый — он должен выдерживать индуктивные нагрузки, батареи на выходе отключенного источника питания, постоянное еженедельное короткое замыкание на выходе.

И вот что из этого получилось. Трансформатор снят с нового источника питания. Этот трансформатор имеет высокое напряжение разомкнутой цепи 25 В. Радиатор 40x40x25 мм со старого компьютера. Хотя там есть место для большего радиатора в корпусе после тестирования оказалось, что и текущего достаточно. Корпус большой вентилируемый. Хотелось чтобы было много места в корпусе, а не забито как обычно.

Сборка заняла до 2 часов и была в полное удовольствие. Передняя панель оказалась несколько сложноватой. Понадобилось 40 минут, чтобы высверлить отверстия. Установка кабелей, розеток и всего остального заняла ещё 20 минут.

Модификации схемы заключались в адаптации блока питания к более высоким напряжениям, чем заводские 13 В.

Параметры блока питания

• регулируемое выходное напряжение до 25 В. Очень хорошая стабильность.
• ограничение тока 17 мА — 300 мА короткого замыкания. Плохая стабильность, но достаточная для простых целей.
• вольтметр и амперметр на светодиодах. Чем ярче свет, тем мощнее параметры.
• почти ничего не может быть сожжено с этим трансформатором. Трансформатор просаживается хорошо, но он и должен вести себя так.

Что касается выключателя питания на задней части корпуса, стараюсь делать выключатели питания только на задней панели, да и в большинстве устройств выключатели питания находятся сзади. Жаль тратить место на передней панели, к тому же всегда проводим кабель питания сзади, так что еще один плюс в том, что нам не нужно тянуть 220 В на перед.

На самом деле такая маленькая штука чрезвычайно полезна. Это действительно настольный блок питания. Удобные клеммы с двойным выходом. Правда оказалось что аналоговые индикаторы всё-же будут полезны.

Рисунок панелей блока питания

Тут не нужен цифровой дисплей. Стрелочный индикатор гораздо быстрее отображает информацию о текущих параметрах.

Схему и описание конструкции ещё одного хорошего самодельного БП смотрите по ссылке.

схемы переделки в лабораторный или регулируемый, в зарядное устройство

Автор Акум Эксперт На чтение 13 мин Просмотров 63.4к. Опубликовано 10.03.2020 Обновлено 21.07.2021

Достать бывший в употреблении блок питания компьютера сегодня несложно, а стоит он сущие копейки. Но как его можно использовать без самого компьютера? В этой статье мы это выясним, а заодно сделаем своими руками зарядное устройство и лабораторный блок питания (ЛБП) из компьютерного блока питания.

Как включить блок питания (БП) от компьютера без компьютера

Итак, у нас в руках блок питания ATX компьютера. Прежде всего попробуем его включить. Но для этого нужно знать некоторые тонкости работы этого устройства. Предположим, перед нами компьютер. Включаем его в сеть, но внешне ничего не происходит. Это, казалось бы, понятно – машина отключена, а чтобы ее включить, нужно нажать кнопку питания на лицевой панели системного блока.

На самом деле это не совсем так. Как только мы вставили вилку в розетку, в блоке питания заработала небольшая часть схемы, вырабатывающая дежурное напряжение +5 В. Называется эта часть модулем дежурного питания. Напряжение поступает на материнскую плату и питает ее отдельные узлы, один из которых предназначен для включения компьютера.

Важно. В большинстве блоков питания ATX предусмотрен дополнительный служебный механический выключатель, расположенный на задней стенке ПК. Напряжение сети на БП этих моделей  подается после включения этого тумблера.

Для подачи напряжения на этот БП служит механический выключатель 

Нажимая кнопку на лицевой панели системного блока, мы тем самым подаем команду материнской плате (точнее, ее узлу включения) запустить блок питания. Узел подает на БП сигнал Power on, и БП, а значит, и сам компьютер включаются.

Поскольку компьютера у нас нет, этот сигнал нам придется подать самостоятельно. Сделать это несложно. Для этого достаточно найти разъем на блоке питания, который питает материнскую плату, и установить перемычку между зеленым и любым из черных проводов. Итак, устанавливаем перемычку, подключаем блок питания к сети, и он сразу же запускается – это слышно даже по шуму вентилятора.

Перемычка имитирует команду процессора “включить БП”

Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой

Как узнать, на каких проводах какие напряжения формируются? Где, к примеру, 12 вольт на блоке питания компьютера? Для этого не понадобится тестер, поскольку все провода, выходящие из компьютерного блока питания, имеют строго определенную общепринятую расцветку. Поэтому вместо тестера мы вооружаемся табличкой, приведенной ниже.

Расцветка и назначение проводов блока питания ATX

Цвет	Назначение	Примечание
черный	GND	провод общий минус
красный	+5 В	основная шина питания
желтый	+12 В	основная шина питания
синий	-12 В	основная шина питания (может отсутствовать)
оранжевый	+3.3 В	основная шина питания
белый	-5 В	основная шина питания
фиолетовый	+5 VSB	дежурное питание
серый	Power good	питание в норме
зеленый	Power on	команда запустить БП

Табличка особых пояснений не требует. С зеленым проводом (Power on) мы познакомились в предыдущем разделе – на него материнская плата подает сигнал низким уровнем (замыканием на общий) на включение БП. Синий провод в новых моделях БП может отсутствовать, поскольку производители материнских плат отказались от интерфейса RS-232C (COM-порт), требующего -12 В.

Фиолетовый провод (+5 VSB ) – это как раз дежурные +5 В, питающие дежурные узлы материнской платы. По серому проводу (Power good) блок питания сообщает, что все напряжения в норме и компьютер можно включать. Если какое-то из напряжений в процессе работы выходит за допустимые пределы или пропадает, то сигнал снимается. Причем это происходит до того, как успеют разрядиться накопительные конденсаторы БП, давая процессору время на принятие экстренных мер по аварийной остановке системы. Остальные провода – это провода питания материнской платы и периферийных устройств – дисководов, внешних видеокарт и т. д.

Переделка БП ATX в регулируемый или лабораторный блок питания

А теперь самое время сделать из БП компьютера своими руками импульсный лабораторный блок питания. Дорабатывать будем блок питания, ШИМ контроллер которого собран на специализированной микросхеме TL494 (она же: μА494, μPC494, M5T494P, KIA494, UTC51494, AZ494AP, KA7500, IR3M02, AZ7500BP, КР1114ЕУ4, МВ3759 и подобные аналоги).

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Сразу оговоримся – хотя типовые схемы включения этих микросхем одинаковы, некоторые отличия в зависимости от модели БП все же есть. Поэтому универсального решения для переделки всех БП не существует.

Для примера мы доработаем блок питания, схема которого приведена ниже. Поняв идею вносимых изменений, подобрать алгоритм переделки любого другого блока не составит особого труда.

Схема блока питания ATX, переделкой которого мы займемся

Разбираем БП, вынимаем плату. Сразу же отпаиваем все ненужные провода шлейфов питания, оставив один желтый, один черный и зеленый.

Лишние провода нужно выпаять

Также выпаиваем сглаживающие электролитические конденсаторы по всем линиям питания. На схеме они обозначены как С30, С27, С29, С28, С35. Мы собираемся существенно (до 25 В по шине +12 В) поднять выходное напряжение, на которое эти конденсаторы не рассчитаны. На место того, что стоял по шине +12 В, устанавливаем конденсатор той же или большей емкости на напряжение не менее 35 В. Остальные места оставляем пустыми. Зеленый провод припаиваем на место, где был любой черный, чтобы разрешить блоку питания запускаться. Теперь можно заняться доработкой контроллера.

Взглянем на назначение выводов микросхемы TL494. Нас интересуют два узла – усилитель ошибки 1 и усилитель ошибки 2. На первом собран стабилизатор напряжения, на втором – контроллер тока. То есть нас интересует обвязка выводов 1, 2, 3, 4, 13, 14, 15, 16.

Назначение выводов интегральной микросхемы TL494 и ее аналогов

Изменим схему обвязки таким образом, чтобы усилитель ошибки 1 отвечал за регулировку выходного напряжения, а усилитель 2 – за регулировку тока. В первую очередь перережем дорожки, обозначенные на приведенной ниже схеме крестиками.

Эти дорожки надо перерезать

Теперь находим резисторы R17 и R18. Первый имеет сопротивление 2.15 кОм, второй 27 кОм. Меняем их на номиналы 1.2 кОм и 47 кОм соответственно. Добавляем в схему два переменных резистора, один постоянный на 10 кОм (отмечены зеленым), клеммы для подключения внешнего потребителя, амперметр и вольтметр. В результате у нас получится вот такая схема.

Доработанная схема ШИМ контроллера теперь уже лабораторного блока питания

Как видно из схемы, резистор на 22 кОм позволяет плавно регулировать напряжение в пределах 3-24 В, резистор 330 Ом – ток от 0 до 8 А. Кл1 и КЛ2 служат для подключения нагрузки. Вольтметр имеет предел измерения 25-30 В, амперметр – 10 А. Приборы могут быть как стрелочными, так и с цифровыми шкалами, главное, малогабаритными – ведь они должны войти в корпус блока питания. Можно начинать проверку и градуировку.

Приборы могут быть любого типа, важен лишь предел измерения

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Первое включение нашего лабораторного блока питания производим через лампу накаливания 220 В мощностью 60 Вт. Это поможет избежать проблем, если мы наделали ошибок в монтаже. Если лампа не светится или светится вполнакала, а блок питания запустился, то все в порядке. Если лампа горит в полный накал, а блок питания молчит, то придется искать ошибки.

Включение блока питания через балластную лампу

Все в порядке? Включаем БП напрямую в сеть, выводим движки резисторов в нижнее по схеме положение. К клеммам КЛ1, Кл2 подключаем нагрузку –  2 лампы дальнего света, включенные последовательно. Вращаем резистор регулировки напряжения и убеждаемся по встроенному вольтметру, что напряжение плавно изменяется от 3 до 24 вольт. Для верности подключаем к клеммам контрольный вольтметр, к примеру, тестер. Градуируем ручку регулятора напряжения, ориентируясь по показаниям приборов.

Возвращаем движок в нижнее по схеме положение, выключаем блок питания, а лампы соединяем параллельно. Включаем блок питания, устанавливаем регулятор тока в среднее положение, а регулятор напряжения – на отметку 12 В. Вращаем ручку регулятора тока. При этом показания амперметра должны плавно изменяться от 0 до 8 А, а лампы – плавно менять яркость. Градуируем регулятор тока, ориентируясь по показаниям амперметра.

Отключаем устройство и собираем его. Наш лабораторный блок питания готов. С его помощью мы можем получить любое напряжение от 3 до 24 вольт и устанавливать ограничение тока через нагрузку в пределах 0-10 А.

Как сделать зарядное устройство

Теперь займемся переделкой компьютерного блока питания в автомобильное зарядное устройство.

Прибор для зарядки постоянным напряжением

Это устройство заряжает аккумулятор постоянным фиксированным напряжением 14 В. По мере зарядки батареи зарядный ток будет падать. Как только напряжение на клеммах батареи достигнет 14 В, ток станет равным нулю, а зарядка прекратится.

Благодаря такому алгоритму аккумуляторную батарею невозможно перезарядить, даже если оставить ее на зарядке на неделю. Это полезно при обслуживании AGM и GEL автомобильных аккумуляторов, которые очень не любят перезарядки.

А теперь за дело, тем более, что схема доработки простая. Дорабатывать будем БП ATX на контроллере TL494 или его аналогах (см. раздел выше). Наша задача – повысить выходное напряжение по шине +12 В до 14 вольт. Сделать это несложно. Вскрываем блок питания, вынимаем плату и отпаиваем все провода питания, оставив лишь желтый, черный и зеленый.

Оставляем только те провода, которые нам нужны, остальные выпаиваем или просто откусываем

Впаиваем зеленый провод на место любого черного – подаем команду БП на безусловное включение при подключении к сети (см. раздел выше). Выпаиваем электролитические сглаживающие конденсаторы со всех линий питания. На место, где стоял конденсатор по шине +12 В устанавливаем конденсатор той же емкости, но на рабочее напряжение 35 В. Переходим к доработке контроллера. Находим резистор, который соединяет первый вывод микросхемы с шиной +12 В. На схеме ниже он обозначен стрелкой.

Этот резистор отвечает за величину выходного напряжения

Нам нужно сменить его номинал. Но на какой? Выпаиваем, измеряем его сопротивление. В нашем случае его номинал – 27 кОм, но в зависимости от модели БП значение может меняться. На место выпаянного устанавливаем переменный резистор номиналом примерно вдвое большим. Движок резистора устанавливаем в среднее положение.

Установленный переменный резистор вместо постоянного

Включаем блок питания и, измеряя напряжение на шине +12 В (желтый провод относительно черного), вращаем ползунок. Напряжение легко уменьшается, но увеличить его не получается – мешает защита от перенапряжения. Для того чтобы поднять напряжение до необходимых нам 14 В, ее нужно отключить. Находим на схеме резистор и диод, обозначенные на рисунке ниже стрелками, и выпаиваем их.

Эти детали нужно выпаять

Снова включаем БП, выставляем напряжение между черным и желтым проводами величиной 14 В. Выключаем, выпаиваем резистор, не трогая его движок, измеряем сопротивление. На место переменного устанавливаем постоянный того же номинала. Устанавливаем на корпус две клеммы, подпаиваем к ним черный и желтый провода, помечаем, где плюс и минус (желтый – плюс, черный – минус).

Снова включаем БП, теперь уже переделанное в зарядку для аккумуляторов устройство. К клеммам подключаем нагрузку – лампу дальнего света автомобиля. Измеряем на клеммах напряжение: если оно не снизилось более чем на 0.2 В, то доработка окончена. Собираем прибор и пользуемся.

Важно! Конечным напряжением зарядки AGM и GEL аккумуляторов является значение 13.8 В, поэтому выходное напряжение имеет смысл снизить с 14 В до 13.8 В.

Единственный, пожалуй, недостаток этой самодельной конструкции – она не имеет защиты от короткого замыкания и переполюсовки (мы ее отключили). Поэтому пользоваться прибором нужно внимательно.

Зарядник с регулировкой тока и напряжения

Теперь попробуем переделать компьютерный БП так, чтобы можно было плавно регулировать напряжение и ток зарядки. Это позволит обслуживать батареи любой емкости и на любое напряжение. Кроме того, это зарядное устройство имеет защиту от короткого замыкания, перегрузки и перегрева. С его помощью можно изменять зарядное напряжение от 0 до 25 В и ток от 0 до 8 А.

В первую очередь производим манипуляции, которые подробно описаны в пункте «Прибор для зарядки постоянным напряжением». Выпаиваем лишние провода, оставив желтый, черный и зеленый. Меняем сглаживающий конденсатор на шине +12 В на прибор с напряжением 35 В. Подключаем зеленый провод на общую шину.

Теперь надо поднять напряжение на шине +12 В до величины 28 В. Для этого удаляем резисторы, соединяющие первый вывод ШИМ контроллера с шинами +5 и +12 В. На схеме ниже они обозначены стрелками.

Отключаем стабилизацию напряжения

Теперь ШИМ контроллер будет работать «на всю», а напряжение на шине +12 В поднимется до максимума – 28 В. Но опять сработает защита по перенапряжению. Отключаем ее так же, как и в конструкции выше: выпаиваем диод, помеченный на схеме ниже стрелкой.

Отключаем узел защиты по перенапряжению

Включаем блок питания и измеряем напряжение между желтым и черным проводами – оно должно увеличиться до указанных значений. С блоком питания все. Теперь перейдем к сборке узла регулировки напряжения и тока, представленного на схеме ниже.

Схема узла регулировки напряжения и тока

На транзисторах VT1 и VT2 собран простейший узел регулировки напряжения. Сама регулировка осуществляется при помощи потенциометра R14. В узле управления током используются микросхемы DA2 и DA4, представляющие собой интегральные регулируемые стабилизаторы напряжения/тока. Каждая из микросхем способна выдать ток до 5 А. Включив их параллельно, мы удвоили это значение. Регулировка тока производится потенциометром R17. Резисторы R7 и R8 – токовыравнивающие. Далее напряжение через амперметр PA1 подается на клеммы, к которым подключается заряжаемая батарея. Напряжение на батарее контролируется при помощи вольтметра PV1.

Вольтметр и амперметр можно использовать любые – хоть цифровые, хоть стрелочные. Первый должен иметь предел измерения 30 В, второй – 10 А. В качестве токовыравнивающих резисторов используются отрезки монтажного провода длиной 20 см и сечением 1 мм. кв. Если блок выполнен навесным монтажом, то в их качестве будут выступать монтажные провода.

Мощный полевой транзистор, который можно взять из неисправного компьютерного БП, и микросхемы стабилизатора устанавливаются на общий радиатор через слюдяные прокладки. Очень удобно использовать для этих целей радиатор от процессора ПК. Ниже представлен один из возможных вариантов монтажа блока регулировок.

Здесь транзистор и стабилизаторы размещены на радиаторе от процессора

Если все готово, то включаем зарядное устройство, нагружаем его лампой дальнего света и проверяем работу, регулируя выходные ток и напряжение и контролируя их по приборам.

Что касается защиты, то она уже встроена в микросхемы DA2 и DA4. Эти приборы имеют внутреннюю защиту от перегрузки, короткого замыкания и перегрева.

Вот мы и разобрались с тонкостями доработки компьютерных блоков питания. Теперь нам не составит труда переделать их в зарядное устройство для автомобильного аккумулятора или лабораторный блок питания.

Спасибо, помогло!92Не помогло3

Как сделать управляемый блок питания своими руками

Из статьи вы узнаете, как сделать блок питания регулируемым вручную из имеющихся материалов. Его можно использовать для питания бытовой техники, а также для нужд собственной лаборатории. Источник питания постоянного тока можно использовать для проверки таких устройств, как реле автомобильного генератора. Ведь при диагностике возникает потребность в двух напряжениях — 12 вольт и выше 16. А теперь рассмотрим конструктивные особенности блока питания.

Трансформатор

Если вы не планируете использовать устройство для зарядки кислотных аккумуляторов и питания мощного оборудования, нет необходимости использовать большие трансформаторы. Достаточно применить модели, мощность которых не превышает 50 Вт. Однако, чтобы самостоятельно сделать регулируемый блок питания, необходимо будет немного изменить конструкцию преобразователя. Первое, что нужно сделать, это определить, какой диапазон напряжения будет выводиться. От этого параметра зависят характеристики трансформатора питания.

Допустим, вы выбрали диапазон 0-20 вольт, надо эти значения отбить. Вторичная обмотка должна иметь выходное напряжение 20-22 Вольт. Поэтому на трансформаторе оставьте первичную обмотку, поверх нее намотайте вторичную обмотку. Чтобы рассчитать необходимое количество витков, выполните измерение напряжения, которое получается из десяти. Десятая часть этого значения — это напряжение, полученное с одного витка. После того, как вторичная обмотка сделана, необходимо собрать и зажать сердечник.

Выпрямитель

В качестве выпрямителя можно использовать как сборку, так и отдельные диоды. Перед тем, как сделать регулируемый блок питания, произведите подбор всех его компонентов. Если на выходе большой ток, то вам нужно будет использовать мощные полупроводники. Их желательно устанавливать на алюминиевые радиаторы. Что касается схемы, то предпочтение следует отдавать только мосту, так как он имеет гораздо более высокий КПД, меньшие потери напряжения при выпрямлении переменного тока. Полуволновая схема не рекомендуется, так как она неэффективна, на выходе возникает множество пульсаций, которые искажают сигнал и являются источником помех для радиоаппаратуры.

Узел стабилизации и регулировки

Для изготовления регулятора и регулятора наиболее целесообразно использовать микросборку LM317. Дешево и доступно каждому устройству, что позволит за несколько минут собрать качественный блок питания, управляемый своими руками. Но для его применения требуется одна важная деталь — эффективное охлаждение. И не только пассивные в виде радиаторов. Дело в том, что регулировка и стабилизация напряжения происходят по очень интересной схеме.Устройство оставляет ровно то напряжение, которое необходимо, но избыточный ввод на его ввод преобразуется в тепло. Поэтому без охлаждения микросборка вряд ли проработает долго.

Посмотрите схему, в своем сверхкомплексе ничего нет. Выхода от сборки всего три, на третий подается напряжение, на второй снимается, а первый нужен для подключения к минусовой цепи питания. Но здесь есть небольшая особенность — если включить сопротивление между минусом и первым выводом сборки, то появляется возможность регулировать напряжение на выходе.Причем блок питания, управляемый руками, может изменять выходное напряжение как плавно, так и ступенчато. Но первый вид регулировки наиболее удобен, поэтому применяется чаще. Для реализации необходимо включить импеданс 5 кОм. Кроме того, между первым и вторым выводом сборки требуется установить постоянный резистор сопротивлением около 500 Ом.

Блок контроля тока и напряжения

Конечно, для эксплуатации прибора было максимально удобно, необходимо следить за выходными характеристиками — напряжением и силой тока.Схема регулируемого блока питания построена таким образом, что амперметр включается в разрыв плюсового провода, а вольтметр подключается между выводами прибора. Но вопрос в другом: какие измерительные приборы использовать? Самый простой вариант — установить два LED-дисплея, к которым можно подключить схему вольт- и амперметра, собранную на одном микроконтроллере.

Но блок питания регулируемый, своими руками изготовленный, можно пару дешевых китайских мультиметров смонтировать.Благо их питание можно производить прямо из устройства. Конечно, можно использовать и стрелочные индикаторы, только в этом случае нужно масштабировать шкалу переменного резистора.

Корпус устройства

Изготавливать корпус лучше всего из легкого, но прочного металла. Идеальный вариант — алюминий. Как уже было сказано, в схеме регулируемого блока питания присутствуют элементы, сильно нагревающиеся. Поэтому внутри корпуса нужно смонтировать радиатор, который для большей эффективности можно соединить с одной из стен.Желательно наличие принудительного обдува. Для этого можно использовать термовыключатель в паре с вентилятором. Установите их прямо на радиатор охлаждения.

Как собрать блок питания с регуляторами своими руками. Как сделать регулируемый блок питания? Как сделать регулируемый блок питания из штатного блока питания

Из статьи вы узнаете, как сделать из подручных материалов регулируемый блок питания своими руками … Его можно использовать для питания бытовой техники, а также для нужд собственной лаборатории.Источник постоянного напряжения можно использовать для проверки таких устройств, как релейный регулятор генератора переменного тока автомобиля. Ведь при его диагностике необходимо два напряжения — 12 Вольт и выше 16. Теперь рассмотрим конструктивные особенности блока питания.

Трансформатор

Если прибор не планируется использовать для зарядки кислотных аккумуляторов и питания мощного оборудования, то нет необходимости использовать большие трансформаторы. Достаточно использовать модели мощностью не более 50 Вт. Правда, чтобы сделать регулируемый блок питания своими руками, потребуется немного изменить конструкцию преобразователя.Первым делом нужно определить, какой будет диапазон напряжений на выходе. От этого параметра зависят характеристики трансформатора питания.

Допустим, вы выбрали диапазон 0–20 вольт, а это значит, что вам нужно опираться на эти значения. Вторичная обмотка должна иметь на выходе переменное напряжение 20-22 Вольт. Поэтому вы оставляете первичную обмотку на трансформаторе, а вторичную обмотку наматываете поверх нее. Чтобы рассчитать необходимое количество витков, измерьте напряжение, которое получается из десяти.Одна десятая этого значения — это напряжение, полученное на одном витке. После того, как вторичная обмотка сделана, нужно собрать и связать сердечник.

Выпрямитель

В качестве выпрямителя можно использовать как сборки, так и отдельные диоды. Прежде чем делать регулируемый блок питания, выберите все его компоненты. Если выходная мощность высока, то вам нужно будет использовать мощные полупроводники. Их желательно устанавливать на алюминиевые радиаторы. Что касается схемы, то предпочтение следует отдавать только мостовой схеме, так как она имеет гораздо более высокий КПД, меньше потерь напряжения при выпрямлении Полуволновую схему использовать не рекомендуется, так как она малоэффективна, много пульсаций на выходы, искажающие сигнал и являющиеся источником помех для радиооборудования…

Блок стабилизации и регулирования

Для изготовления стабилизатора наиболее целесообразно использовать микросборку LM317. Дешевый и доступный для всех прибор, который позволит за считанные минуты собрать качественный блок питания своими руками. Но для его применения требуется одна важная деталь — эффективное охлаждение. И не только пассивные в виде радиаторов. Дело в том, что регулировка и стабилизация напряжения происходит по очень интересной схеме.Устройство оставляет ровно то напряжение, которое необходимо, но излишки, поступающие на его ввод, преобразуются в тепло. Поэтому без охлаждения микросборка вряд ли проработает долго.

Взгляните на схему, ничего сверхсложного в ней нет. Пина в сборе всего три, третий под напряжением, второй снимается, а первый нужен для подключения к минусу блока питания. Но тут возникает небольшая особенность — если включить сопротивление между минусом и первым выводом сборки, то появляется возможность регулировать напряжение на выходе.Причем блок питания своими руками может изменять выходное напряжение как плавно, так и ступенчато. Но первый вид регулировки наиболее удобен, поэтому применяется чаще. Для реализации необходимо включить переменное сопротивление 5 кОм. Кроме того, требуется установить постоянный резистор сопротивлением около 500 Ом между первым и вторым выводами сборки.

Блок управления током и напряжением

Конечно, чтобы работа устройства была максимально удобной, необходимо контролировать выходные характеристики — напряжение и ток.Схема регулируемого источника питания построена таким образом, что амперметр включен в обрыв плюсового провода, а вольтметр включен между выводами прибора. Но возникает вопрос — измерительные приборы какого типа использовать? Самый простой вариант — установить два светодиодных дисплея, к которым можно подключить схему вольт и амперметр, собранную на одном микроконтроллере.

А вот пару дешевых китайских мультиметров можно вмонтировать в регулируемый блок питания, сделанный своими руками.К счастью, их можно запитать прямо от устройства. Можно, конечно, использовать циферблатные индикаторы, только в этом случае нужно откалибровать шкалу на

Корпус прибора

Корпус лучше всего делать из легкого, но прочного металла. Идеальным вариантом оказывается алюминий. Как уже было сказано, в регулируемой цепи питания есть элементы, которые сильно нагреваются. Следовательно, внутри корпуса должен быть установлен радиатор, который для большей эффективности можно соединить с одной из стен.Желательно наличие принудительного обдува. Для этого можно использовать термовыключатель совместно с вентилятором. Их необходимо установить прямо на радиатор охлаждения.

Мощный блок питания может понадобиться не только радиолюбителям, но и просто в повседневной жизни. Чтобы был выходной ток до 10А при максимальном напряжении 20 и более вольт. Конечно, сразу же возникает мысль о ненужных компьютерных блоках питания ATX. Прежде чем приступить к переделке, найдите схему именно на свой блок питания.

Последовательность действий по преобразованию БП ATX в регламентированную лабораторию.

1. Снимите перемычку J13 (можно кусачками)

2. Снимите диод D29 (можно просто поднять одну ногу)

3. Перемычка PS-ON уже стоит на земле.

4. Включаем ПБ только на короткое время, так как входное напряжение будет максимальное (примерно 20-24В). Собственно, это то, что мы хотим видеть. Не забывайте о выходных электролитах на 16 В.Они могут немного нагреться. Учитывая ваши «вздутия», их все равно на болото отправить, не жалко. Повторяю: удалите все провода, они мешают, и будут использоваться только заземляющие провода, а потом + 12В их снова припаяет.

5. Снимите часть 3,3 В: R32, Q5, R35, R34, IC2, C22, C21.

6. Снимите 5V: узел Шоттки HS2, C17, C18, R28, также можно «набрать дроссель» L5.

7. Снимите -12V-5V: D13-D16, D17, C20, R30, C19, R29.

8.Поменять плохие: заменить C11, C12 (желательно с большей емкостью C11 — 1000uF, C12 — 470uF).

9. Поменять не подходящие компоненты: C16 (желательно на 3300uF x 35V как у меня, ну минимум 2200uF x 35V требуется!) И резистор R27 — его уже нет, это здорово. Советую заменить на более мощный, например 2Вт и взять сопротивление 360-560 Ом. Смотрим на мою плату и повторяем:

10. Снимаем все с ножек TL494 1,2,3 для этого снимаем резисторы: R49-51 (освободить 1-ю ножку), R52-54 (… 2-я нога), C26, J11 (… 3-ю нога)

11. Не знаю почему, но R38 кто-то отрубил 🙂 Рекомендую и его порубить. Он участвует в обратной связи по напряжению и работает параллельно R37.

12. От «всего остального» отделяем 15-ю и 16-ю ножки микросхемы, для этого делаем 3 разреза имеющихся дорожек и до 14 ножки восстанавливаем соединение перемычкой, как показано на фото.

13. Теперь припаиваем кабель от платы регулятора к точкам по схеме, я использовал отверстия от припаянных резисторов, но к 14 и 15 пришлось сдирать лак и просверливать отверстия, на фотографии.

14. Сердечник шлейфа №7 (питание регулятора) можно взять от источника питания + 17В ТЛ-ки, в районе перемычки, точнее от него J10 / Просверлить отверстие в дорожке, очистите лак и идите туда. Лучше сверлить со стороны печати.

Еще посоветовал бы поменять высоковольтные конденсаторы на входе (С1, С2). У вас они очень малой емкости и, вероятно, уже довольно сухие. Обычно там будет 680 мкФ x 200 В. Теперь собираем небольшой шарфик, на котором будут элементы регулировки.Файлы поддержки см.

Когда я собираю любую электронику самоделку, всегда возникает вопрос по питанию устройства. Сейчас многие люди используют компьютерный блок питания. Блок питания компьютера имеет ряд преимуществ: большие токи при фиксированных напряжениях, защита от короткого замыкания. Но есть и минусы, точнее неудобные моменты: напряжения имеют определенные значения, размер блока.
Решил для себя сделать малогабаритный блок питания с регулируемым выходным напряжением.Я выбрал размеры устройства как можно меньше.

Основные компоненты

Конструкция основана на понижающем модуле из Китая. Цена у него довольно низкая, а параметры неплохие. Есть защита от короткого замыкания. Выдерживает ток около 2 Ампер. Мне нравится.

Я воспользуюсь трансформатором для понижения сетевого напряжения. Долго лежал без дела. У меня он на 17,9 Вольт и ток около 1,7 Ампера.

Вольтметр из Китая служит индикатором выходного напряжения.Он маленький и довольно точный.

буду использовать клеммы от старого девайса. Они прочные и мощные. Еще нашел провода с обжатыми наконечниками на отверстия 4 мм.

Выпрямлю переменное напряжение готовым диодным мостом. Сглажу пульсацию электролитическим конденсатором.

Для комфортного регулирования напряжения поставлю резистор на корпус блока питания. Как подобрал старую ручку для резистора.

Вольтметр буду питать от отдельного регулятора напряжения.Применил бытовой на 12 вольт. Если вольтметр запитан от выходного напряжения, то его индикация загорается от 4 вольт. Блок также выдает пониженное напряжение и дисплей устройства будет отсутствовать.

Теперь о схеме. Схема простая и трудностей при сборке возникнуть не должно.
Я нарисовал его максимально четко.

Сборка блока питания

Сначала разбираем корпус трансформатора и вынимаем последний. Припаиваем к трансформатору диодный мост и конденсатор.

Припаял и прикрутил к корпусу стабилизатор для питания вольтметра.

Припаял провода с наконечниками к понижающему модулю, и резистор был удален. Вместо резистора припаял провода.

Отметьте отверстия на корпусе и вырежьте их. Также практически не дорабатываются отверстия, которые были ранее на блоке.

Устанавливаем вольтметр и одну клемму.

Устанавливаем плату преобразователя в углу возле трансформатора.Припаиваем регулировочный резистор, и я надену его на шов корпуса. Еще установлю на шов вторую клемму. Когда корпус закрыт, они надежно запираются.

Выключатель питания установлен на задней панели устройства.

Покрасил плюсовую клемму лаком для ногтей. Блок питания регулирует напряжение от 1,23 Вольт до 19 Вольт.

Такой компактный блок питания получился.
Смотрим сборку на видео.

Обычно это:

• напряжение необходимой величины и знака;
• коэффициент пульсации выходного напряжения, соответствующего определенным частотам;
• наличие или отсутствие стабилизации выходного напряжения;
• номинальный и максимальный ток нагрузки;
• защита от перегрузки и короткого замыкания.

общее описание

Особенность блока питания (БП) заключается в том, что он выполнен как отдельный внешний блок.Лабораторный блок питания представляет собой корпус с лицевой панелью, переключателями управления, вольтметром, амперметром, выходными клеммами и шнуром питания. Далее мы расскажем нашим читателям о том, что нужно учитывать при самостоятельном производстве регулируемого блока питания и как получить наилучший результат с минимальными затратами.

Для начала остановимся на более широком толковании перечисленных выше критериев. Начинаем со списка и считаем напряжение необходимой величины и знака. Это наиболее важный момент, который обычно определяет схему и конструкцию блока питания.В первую очередь следует учитывать соответствие решаемым задачам. Их количество всегда ограничено мощностью блока питания и, как следствие, качеством выходного напряжения.

Пульсации выходного напряжения — это нежелательный параметр, состоящий из низкочастотной составляющей, кратной частоте напряжения питания, и дополнительных более высоких частот. Чтобы так или иначе повлиять на этот параметр в широком диапазоне частот, необходим осциллограф.Иначе оценить будет сложно.

Стабилизация выходного напряжения — важнейшая характеристика блока питания. Он сводит к минимуму низкочастотную пульсацию и улучшает качество нагрузки. Поскольку стабилизатор содержит управляемый элемент, появляется возможность управлять выходным напряжением.

Максимальные токи определяют потребительские свойства БП. Чем они больше, тем шире объем блока питания. Дополнительно можно указать напряжение.Падение напряжения на управляемом элементе стабилизатора приводит к его нагреву и ограничивает область применения блока питания. Следовательно, нам нужны поддиапазоны напряжения, которое подается на вход стабилизатора. Переключение между ними позволяет снизить нагрев управляемого элемента стабилизатора при необходимом выходном напряжении.

Защита от перегрузки и короткого замыкания защищает управляемый элемент от повреждения недопустимо сильным током.

Две концепции

Для безопасной работы любого электрического оборудования, с которым человек находится в прямом контакте, требуется надежная изоляция от сети 220 В.Лучшее решение этой задачи — использование трансформатора. Текущий уровень развития технологий предоставляет варианты решений, из которых вы можете сделать выбор. Например, трансформатор может быть:

• либо как независимый блок и выполнен на стальном сердечнике как стандартный трансформатор (ТТ) с первичной обмоткой, напрямую подключенной к сети;
• или как часть схемы инвертора в качестве импульсного трансформатора (IT).

Рассмотрим потребительские свойства обоих вариантов.Начнем с убедительных характеристик. Для СТ это габариты и вес. Их нельзя менять, так как они подключаются вместе к источнику питания, соответствующему частоте 50 Гц сети 220 В. Для IT это электромагнитные помехи. Если вы планируете подавать питание на чувствительные усилители или радиосхемы, IP обязательно внесет помехи, которые что-то испортят, накладываясь на полезный сигнал. Но если перечисленные задачи не запланированы, можно взять за основу один из стандартных блоков питания для компьютера.

Компьютерный блок

В таком решении хорошая сторона состоит в том, чтобы получить несколько стабилизированных напряжений при той мощности, которую вы можете выбрать. Его величина стандартизирована и колеблется от 60 до 1700 Вт. Но можно найти и более мощный блок. Соответственно, его цена будет около 500 долларов. Но в результате мы получаем несколько напряжений компьютерного стандарта: 3,3 В, 5 В и 12 В и большие токи — 20 А и более. Все они привязаны к общему проводу. Поэтому их нельзя подключать последовательно, чтобы получить более высокое общее напряжение.

Еще одним неудобством компьютерного блока питания является его неспособность надежно работать с быстро меняющейся нагрузкой. Он предназначен для обеспечения питания памяти, процессора и дисковых устройств компьютера. То есть при включении сразу загружается практически на полную мощность. Меняется только по мере загрузки процессора, но несущественно. Чтобы без проблем работать с таким блоком питания, его необходимо минимально нагружать на выходном резисторе 5 В. Для этого можно использовать самодельные нихромовые спирали.Значение сопротивления определяется экспериментально путем выбора на основе примерно 0,12 мощности блока питания и 5 В.

Если ток слишком низкий, инвертор блока питания не будет работать, и на выбранном резисторе не будет напряжения. Каждое из напряжений 3,3 В, 5 В и 12 В можно регулировать только с помощью дополнительного стабилизатора. В противном случае нужно открыть блок и внести изменения в его схему. Наиболее экономичным решением для управляемого элемента является проходной транзистор.Это означает, что на выходе каждого канала после стабилизатора постоянно регулируемое напряжение будет соответствовать примерно 2,3 В, 4 В и 8 В или меньше. В зависимости от того, как настроен регулятор напряжения.

Выбор схемы

Блок питания лучше всего делать на базе специализированных микросхем 142ЕН3, 142ЕН4, 1145ЕН3, К142ЕН3А, К142ЕН3Б, К142ЕН4А, К142ЕН4Б, КР142ЕН3 или аналогичных:

Для нашего блока питания мы будем использовать микросхему 142EN3.У нее следующие основные параметры:

• Напряжение на входе стабилизатора задается переменным резистором R1.

Но для работы с большими значениями токов нагрузки в схему вводят один или несколько силовых транзисторов. Это показано на изображениях ниже:

Для исправной работы микросхема питается от канала 12 В. Коллектор каждого транзистора подключен к одному из выходных каналов блока питания компьютера.Вариант с несколькими транзисторами обеспечивает номинальный ток нагрузки 20 А. Дополнительные транзисторы подбираются в зависимости от мощности блока питания компьютера. В итоге получаем общую схему регулируемого блока питания:

• Надо разместить транзисторы и микросхему на общем радиаторе.

Транзисторы будут нагреваться тем сильнее, чем ниже будет выходное напряжение. Поэтому необходимо размещать микросхему как можно ближе к транзистору.Срабатывание в нем тепловой защиты позволит избежать теплового повреждения транзисторов. Такой блок питания можно использовать для зарядки автомобильного аккумулятора и других целей, соответствующих диапазону напряжений от 0 до 12 вольт.

• Для использования каждого канала на максимальное напряжение необходимо сделать специальный переключатель на два положения (на схемах не показан). Его задача — напрямую подключить выходной терминал канала, минуя стабилизатор.

Если вам нужно получить более высокое напряжение, проще всего продублировать указанное устройство.В результате можно получить несколько комбинаций выходных параметров:

• биполярный источник питания 12 В;
• униполярный источник питания 3,7 В, 8,7 В, 12 В, 15,3 В, 17 В и 24 В.

Все вышеперечисленные режимы можно получить в одном БП соответствующим положением переключателей. Двойной регулятор необходим для регулирования напряжения в каждой ножке биполярного источника питания 12 В. Его схема представлена ​​на изображении ниже. Для униполярного источника питания второй регулятор не требуется.Микросхема регулятора напряжения позволяет использовать другой блок питания компьютера и тем самым добиться напряжения 36 В.

• В униполярном блоке питания на базе двух или трех компьютерных блоков питания используется один стабилизатор и дополнительный переключатель. Он переключает каналы питания компьютера и формирует на входе стабилизатора поддиапазонное напряжение. Поскольку это усложняет схему, этот вариант не показан.

Заключение

Следует отметить, что два компьютерных блока питания увеличивают мощность вдвое, а три — втрое.Более того, по сравнению с вариантом с трансформатором (на стальном сердечнике) полученная конструкция будет более компактной и легкой. Это связано с тем, что для эффективной фильтрации напряжения выпрямителя на стороне низкого напряжения при частоте 50 Гц потребуются электролитические конденсаторы емкостью тысячи микрофарад. Если повторить все 6-9 каналов напряжения, которые получаются при использовании двух-трех компьютерных блоков питания, габариты версии ST получатся намного больше.

Важно учитывать несколько типов защиты, уже встроенных в блок питания компьютера.В противном случае их придется либо производить дополнительно, либо без них получится менее надежный агрегат.

Также не удастся достичь характеристики силы тока компьютерного БП. Поэтому мы рекомендуем выбрать предлагаемый регулируемый источник питания. Поскольку его схема проста, его можно собрать путем поверхностного монтажа. В этом случае блоки крепления опоры размещаются на радиаторе транзистора. Корпус и конструкция блока питания могут быть разнообразными.Это зависит от выбора радиаторов, переключателей, амперметра и вольтметра. Поскольку изготовить такое устройство своими руками может только умелец с определенным опытом, нет смысла навязывать особое мнение.

Установка регулируемого пола — это быстрый, экономичный и довольно простой процесс создания чернового пола с идеально ровной поверхностью. Эта статья познакомит вас с новой техникой, расскажет о видах регулируемых полов, сфере применения и процессе монтажа.

Какие проблемы решает регулируемый пол?

Регулируемые балки — это технология создания исключительно легкого пола по методике сухого ремонта, поэтому основная их область применения — это высотные здания и старые постройки, где увеличение нагрузки на перекрытия чревато неприятностями. Технология особенно актуальна, когда необходимо поднять уровень пола на 120 мм и более, с чем не справляется сухая стяжка.

По экологичности и практичности правильно собранный пол соответствует характеристикам стационарной бревенчатой ​​системы.Звукоизоляция такого пола неплохая, передача тепла на нижние этажи минимальна за счет уменьшения мостиков холода. Пространство между бревнами полностью вентилируется, поэтому в наполнителе пола не растет плесень и грибок.

Еще одна особенность такого пола — возможность устройства идеально ровного покрытия под плитку или наливные полы в кратчайшие сроки — 7-8 м 2 за час работы двумя людьми и до 3 м 2 при работе. в одиночестве.

Установка лаг-системы на металлические кронштейны

Если необходимо настелить пол в небольшом помещении, лучше не использовать оригинальную технологию. Во-первых, это неоправданно долгий поиск комплектующих, а во-вторых, пол лучше на регулируемых бревнах на площади более 6 м 2, на меньших площадях экономия времени и средств не так заметна. Вместо этого можно использовать установку лаг на металлические кронштейны.

Для укладки требуется брус 60х60 мм с влажностью не более 10% без следов дефектов и коробления.Также необходимо приобрести или изготовить металлические П-образные кронштейны с толщиной стенки не менее 2,5 мм и расстоянием между полками, соответствующим толщине бруса. Каждая полка должна иметь отверстие диаметром 11 мм на расстоянии 30 мм от торца.

На полу разметить линиями, по которым планируется установка лага. Первую лаг уложите вдоль длинной стены с отступом 20 см, все последующие — с шагом 40 см.Для присоединения лага в один ряд используйте две скобки, установленные в ряд. Установите все кронштейны по линиям разметки и закрепите каждый к бетону двумя быстросъемными дюбелями 6х60 грибовидной стороной.

Когда все кронштейны установлены, установите ряд бревен на горизонтальном уровне от стены, подложив под них обрезные бруски и стружку. На самом высоком участке перекрытия брус должен выступать над кронштейном на 3-5 мм. Закрепите брус двумя саморезами с двух сторон через отверстия в полках кронштейна.

С помощью шнуровки или лазерного уровня перенесите уровень первого ряда на последний, выровняйте планки и временно закрепите их в кронштейнах саморезами. Растяните шнуровку или используйте лазерное выравнивание на мишени, чтобы выровнять любые другие лаги. Временно закрепив лаги, просверлите их сверлом 12 мм через отверстия в кронштейнах, вставьте болты и затяните самоконтрящейся гайкой.

Регулируемый напольный монтаж на болтах

Для устройства пола по оригинальной технологии необходимо приобрести пластиковые стойки для болтов длиной 100 или 150 мм и металлические дюбели 6х40 мм в количестве примерно 5-6 шт.за один м 2 этажа. Специальные бревна с отверстиями и резьбой можно заменить на обычный брус 50х50 мм с влажностью до 10%, но вам потребуются сверло по дереву и метчик диаметром 24 мм с шагом 3 мм.

Разметка для установки лага начинается с базовой линии, которая имеет отступ от стены, равный длине листа фанеры. В помещениях с нормальной проходимостью крайние бревна должны находиться на расстоянии 15 см от стены, шаг между оставшимися бревнами — 40-45 см.Если нагрузка на пол выше обычной, расстояние от стен будет менее 10 см, а шаг установки — до 30 см.

Подготовить балки: просверлить в них отверстия строго перпендикулярно поверхности, на расстоянии 10 см от краев, затем равномерно распределить оставшиеся отверстия по длине так, чтобы расстояние между ними было не более 40-50 см. Нарезать нити в отверстиях. отверстия метчиком и вкрутить в них болты-стойки. При вкручивании распорок предварительно отрегулируйте их длину в соответствии с высотой подъема.Для ввинчивания шпилек используйте шестигранный ключ.

Установите балки по линиям разметки, ориентируя стойки шестигранными отверстиями вверх. Концы бревен должны находиться на расстоянии 10 см от стены. Сделайте предварительную регулировку с допустимой погрешностью 1 см, доведя поленья до проектной высоты. Отметьте места сверления длинным сверлом через отверстие внутри стойки для болта, затем переместите лаги и проделайте в бетонном полу отверстия диаметром 6 мм на глубину 50 мм.

Сначала закрепите крайние штыри лага: опустите дюбель-гвоздь в отверстие и заклините его при помощи молотка и металлического стержня или сверла из перфоратора.Вращая неподвижные стойки, точно выровняйте бревна с помощью шнуровки или лазерной маркировки. Скрутите центральные стойки, пока они не коснутся пола, и закрепите их дюбель-гвоздями. Завершите регулировку пола, используя строительный уровень, перекрывающий не менее трех балок. Лаги допускается стыковать в конец с подрезом полудеревья на длину до 5 см и затем закреплять болтом М10.

Устройство для чернового покрытия

Когда бревна установлены, а пространство между ними заполнено утеплителем, укладывается покрытие.Для создания прочной и ровной поверхности необходимо на бревна уложить два слоя влагостойкой фанеры толщиной от 12 мм.

Первый слой укладывается длинной стороной поперек бревна и крепится к брускам саморезами 55 мм. Шаг крепления саморезов — 15-17 см по краям и 20-25 см по центру листа. Вкрутите крепеж не ближе 15 мм от конца фанеры и заподлицо с заглушками.

Второй ряд первого слоя начинается с обрезки половины листа, чтобы обеспечить промежуток половинной длины между стыками.Толщина швов не должна превышать 2-3 мм, а расстояние от стен не должно превышать 15 мм. Когда будет уложен первый слой фанеры, отметьте на поверхности балки.

Положите листы второго слоя перпендикулярно листам первого. При необходимости подрезать элементы пола так, чтобы расстояние между стыками в первом и втором слое было не менее 20 см. Скрепите листы между собой саморезами 35 мм, не менее 30 штук на 1 м 2 с шагом монтажа. по краю 30 см.Прикрепите второй слой к лагам саморезами 65 мм не менее чем в 15 местах на 1 м 2. Допустимый зазор швов во втором слое — 4 мм, расстояние от стен — не более 6 мм.

После укладки второго слоя фанеры с поверхности листов необходимо удалить пыль и опилки, затем нанести два слоя клеящей грунтовки, независимо от того, каким будет пол. Промежутки между плитами и от стен необходимо заполнить пенополиуретаном, а лучше силиконовым герметиком.Поверх пола на регулируемые балки можно уложить пол любого типа и даже выполнить подготовительную стяжку.

Learning Регулируемый источник питания и его конструкция [Простое объяснение]

Привет. Надеюсь, вы хорошо проводите время. В этом посте я делюсь своими знаниями о регулируемом источнике питания.

Регулируемый — это общий термин, используемый для обозначения любого типа источника питания, который имеет стабильное выходное напряжение или ток независимо от входа или нагрузки. Это может быть линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания.

Единственное условие: он должен иметь выходное напряжение или ток независимо от входа (напряжения) или выходной нагрузки (сопротивления или тока).

Если вы искали просто, чтобы узнать, что такое регулируемый источник питания, я уже дал вам ответ. Но если вы хотите изучить его полностью, вы можете следить за моим обучением вместе со мной.

Будет весело.

Почему регулируемый источник питания?

В основном блоки питания рассчитаны на определенную нагрузку и среду.Но иногда основное напряжение питания, нагрузка и температура окружающей среды продолжают изменяться, изменяя параметры компонентов и, следовательно, изменяя выходное напряжение. Изменения выходного напряжения нежелательны.

Позвольте мне объяснить, почему изменение выходного напряжения нежелательно. Устройства имеют минимальное и максимальное входное напряжение и пороговые значения тока. И вы должны соблюдать эти пороговые значения, иначе вы можете повредить устройство.

Если выходное напряжение вашего блока питания изменится, есть вероятность, что оно превысит эти пороговые значения.Вот почему нам нужно постоянное выходное напряжение. И это достигается за счет регулируемого источника питания.

Стабилизированным источником питания может быть любой источник питания, как я уже сказал, качество, которым он должен обладать, — это постоянное выходное напряжение. Линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания могут быть регулируемым источником питания. Он может иметь любое значение напряжения, например 5 В, 10 В, 12 В и многие другие.

Важно помнить, что стабилизированный источник питания не всегда рассчитан только на постоянное выходное напряжение, он может быть рассчитан на постоянный выходной ток.

Таким образом, вы сможете понять, в чем разница между регулируемыми и нерегулируемыми источниками питания. Позвольте мне похвалить его за ваши примечания:

Нерегулируемый источник питания не имеет выходного напряжения или выходного тока независимо от входного основного напряжения или нагрузки.

Генеральный проект регулируемого источника питания

Если вы попросите меня разработать регулируемый блок питания. Сразу спрошу, это регулируемый линейный источник питания с фиксированным напряжением, или регулируемый источник питания, или переменный источник питания?

В общем, изучение было бы идеальным решением для этого, так как основной принцип работы всех регулируемых источников питания одинаков.

Общая блок-схема

Проектирование любой схемы начинается с хорошо составленной общей блок-схемы. Это помогает нам спроектировать отдельные участки схемы, а затем, в конце концов, собрать их вместе, чтобы получить полную схему, готовую к использованию.

Общая блок-схема этого проекта представлена ​​ниже. Все очень просто. Вам нужно понимать, какой блок что делает.

Сначала мы спроектируем каждую секцию, а затем соберем каждую из них, чтобы наш источник питания постоянного тока был готов для наших проектов.

Входной трансформатор

Трансформатор — это устройство, которое может повышать или понижать уровни напряжения в соответствии с законом передачи энергии. В зависимости от вашей страны переменный ток, поступающий в ваш дом, имеет уровень напряжения 220/120 В.

Нам нужен входной трансформатор для понижения входящего переменного тока до требуемого уровня.

Будьте осторожны, играя с этим устройством. Поскольку вы используете сетевое напряжение, которое может быть слишком опасным. Никогда не прикасайтесь к клеммам голыми руками или плохими инструментами.

Имейте хороший и достойный бесконтактный тестер напряжения и используйте его, чтобы всегда быть уверенным в том, какие провода находятся под напряжением, идущие к трансформатору.

Схема выпрямителя

Если вы думаете, что трансформатор просто снизил напряжение до желаемого регулируемого постоянного напряжения.

Извините, вы ошибаетесь, как когда-то я.

Пониженное напряжение все еще равно переменному току. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, нужна хорошая выпрямительная схема.

Схема выпрямителя преобразует переменное напряжение в постоянное.В основном, существует два типа выпрямительной схемы; полуволна и полная волна.

Однако нас интересует полный выпрямитель, так как он более энергоэффективен, чем полупрямой.

Сглаживающий конденсатор / фильтр

В практической электронике нет ничего идеального. Схема выпрямителя преобразует входящую сеть в постоянный ток, но, к сожалению, она не может сделать ее чистым постоянным током.

Выпрямленный постоянный ток не очень чистый и имеет рябь. Задача фильтра — отфильтровывать эти колебания и обеспечивать совместимость напряжения для регулирования.

Практическое правило: напряжение постоянного тока должно иметь пульсации менее 10 процентов, чтобы можно было точно регулировать.

Лучшим фильтром в нашем случае является конденсатор. Вы, наверное, слышали, конденсатор — это устройство для накопления заряда.

Но на самом деле его лучше всего использовать как фильтр. Это самый недорогой фильтр для нашей базовой конструкции блока питания 5 В.

Регулятор

Регулятор — это линейная интегральная схема, в которой используется стабилизированное постоянное выходное напряжение.

Регулировка напряжения очень важна, потому что нам не нужно изменение выходного напряжения при изменении нагрузки.Всегда требуется нагрузка, не зависящая от выходного напряжения.

ИС регулятора не только делает выходное напряжение независимым от переменных нагрузок, но также и от изменений напряжения в сети.

Надеюсь, вы разработали базовую концепцию конструкции регулируемого источника питания.

давайте продолжим с реальной принципиальной схемой для нашего конкретного источника питания с регулируемым напряжением 5 В, чтобы у вас было очень четкое представление о проектировании.

Я буду использовать программу NI Multisim, надеюсь, вы с ней знакомы.Если вы не знакомы с этим, нет проблем. Это не обязательно. Вы можете использовать любое программное обеспечение. Основная цель — изучить программное обеспечение для проектирования, а не для моделирования.

Конструкция регулируемого источника питания (с фиксированным напряжением)

Следующие этапы проектирования охватывают проектирование регулируемого источника питания с фиксированным выходным напряжением или регулируемого / регулируемого источника питания. С помощью этих шагов вы можете разработать свой регулируемый источник питания.

Я использую конкретный пример 5V, потому что я думаю, что таким образом было бы лучше всего понять весь процесс проектирования.

Вы думаете, я бы начал объяснение с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.

Ниже представлена ​​принципиальная схема указанного проекта. Вы получаете основное питание, напряжение и частота могут зависеть от вашей страны; предохранитель для защиты цепи; трансформатор, выпрямитель, конденсаторный фильтр, светодиодный индикатор и стабилизатор IC.

Блок-схема реализована в NI Multisim, хорошем программном обеспечении для моделирования для студентов и начинающих электронщиков.Я рекомендую потратить немного времени на то, чтобы поиграть с ним. Поскольку, на мой взгляд, вы должны хорошо разбираться в программном обеспечении для моделирования, чтобы получать удовольствие от изучения базовой электроники.

Пошаговый метод проектирования источника питания 5 В постоянного тока

Вы думаете, я бы начал объяснение конструкции с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.

Шаг 1: Выбор регулятора IC

Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения.В нашем случае мы проектируем для выходного напряжения 5В, мы выберем ИС линейного регулятора LM7805.

Далее нам нужно знать номинальные значения напряжения, тока и мощности выбранной ИС регулятора.

Это делается с помощью паспорта регулятора IC. Ниже приведены номинальные характеристики и схема контактов для LM7805.

Спецификация 7805 также предписывает использовать конденсатор 0,1 мкФ на выходной стороне, чтобы избежать переходных изменений напряжения из-за изменений нагрузки.

И 0,1 мкФ на входе регулятора, чтобы избежать пульсаций, если фильтрация находится далеко от регулятора.

Шаг 2: Выбор трансформатора

Правильный выбор трансформатора означает экономию денег. Мы узнали, что минимальный вход для выбранного нами регулятора IC составляет 7 В. Итак, нам нужен трансформатор для понижения основного переменного тока, по крайней мере, до этого значения.

Но между регулятором и трансформатором тоже стоит выпрямитель на диодном мосту.На выпрямителе имеется собственное падение напряжения, то есть 1,4 В. Нам также необходимо компенсировать это значение.

Математически:

Это означает, что мы должны выбрать трансформатор со значением вторичного напряжения, равным 9 В или как минимум на 10% больше, чем 9 В.

Исходя из этого, для конструкции блока питания 5 В постоянного тока мы можем выбрать трансформатор с номинальным током 1 А и вторичным напряжением 9 В или 12 В.

Шаг 3: Выбор диодов для моста

Видите ли, выпрямитель сделан из диодов, расположенных по некоторой схеме.Для изготовления выпрямителя необходимо подобрать для него подходящие диоды. При выборе диода для мостовой схемы.

Имейте в виду выходной ток нагрузки и максимальное пиковое вторичное напряжение трансформатора i-e 9В в нашем случае. Вместо отдельных диодов вы также можете использовать один отдельный мост, входящий в комплект IC.

Но я не хочу, чтобы вы использовали здесь только для обучения и игры с отдельными диодами.

Выбранный диод должен иметь номинальный ток больше, чем ток нагрузки.И пиковое обратное напряжение (PIV) больше пикового вторичного напряжения трансформатора.

Мы выбрали диод IN4001, потому что он имеет номинальный ток на 1 А больше, чем мы желаем, и пиковое обратное напряжение 50 В.

Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты

При выборе подходящего конденсаторного фильтра необходимо помнить о его напряжении, номинальной мощности и емкости. Т

Номинальное напряжение рассчитывается исходя из вторичного напряжения трансформатора.Практическое правило: номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 20% больше, чем вторичное напряжение.

Итак, если вторичное напряжение составляет 17 В (пиковое значение), то номинальное напряжение конденсатора должно быть не менее 50 В.

Во-вторых, нам нужно рассчитать правильное значение емкости. Это зависит от выходного напряжения и выходного тока. Чтобы найти правильное значение емкости, используйте формулу ниже:

Где,

Io = ток нагрузки i-e 500 мА в нашей конструкции, Vo = выходное напряжение i-e в нашем случае 5 В, f = частота

В нашем случае:

Частота 50 Гц, потому что в нашей стране переменный ток 220 @ 50 Гц.У вас может быть сеть переменного тока 120 В при 60 Гц. Если да, то укажите значения соответственно. Затем, используя формулу конденсатора, практический стандарт, близкий к этому значению, i-e 3.1847E-4, составляет 470 мкФ.

Другая важная формула из книги «Электронные устройства Томаса Л. Флойда» приведена ниже. Это также можно использовать для расчета емкости конденсатора.

В данном случае R — сопротивление нагрузки. А Rf — это коэффициент пульсации, который для хорошей конструкции должен быть менее 10%. На этом мы заканчиваем проектирование блока питания на 5 В.

Сделайте блок питания безопасным

Каждая конструкция должна иметь защитные приспособления для защиты от возгорания. Точно так же в нашем простом источнике питания должен быть предохранитель на входе. Входной предохранитель защитит наш источник питания в случае перегрузки. Например, наша желаемая нагрузка может выдерживать ток 500 мА.

Если в случае, если наша нагрузка начнет работать неправильно, есть вероятность заусенцев компонентов. Предохранитель защитит наши поставки. Практическое правило при выборе номинала предохранителя: он должен быть как минимум на 20% больше, чем ток нагрузки.

Разработанный нами простой блок питания способен выдавать ток 1 А, что в некоторых случаях можно использовать для этого. Если вы решили использовать его для таких случаев, то не забудьте прикрепить к микросхеме регулятора радиатор.

Комплект блока питания 5 В (DIY)

Итак, мы получили базовые знания о том, как устроен простой блок питания на 5 В.

Для меня, если вы любитель электроники или новичок, изучаете основы электроники, я бы порекомендовал вам разработать собственный лабораторный источник питания.Было бы очень хорошее решение.

Он поможет вам изучить электронику, а также даст вам лучший лабораторный источник питания.

Я называю его лучшим, потому что вы сделаете его сами. И я не могу выразить словами, насколько весело играть с электроникой в ​​безопасной среде. Это похоже на обучение на собственном опыте.

Я рекомендую для начала комплект источника питания Elenco (Amazon Link). Он доступен по цене, высокого качества и хорошо документирован, чтобы направлять вас на каждом этапе. Поверьте, вы многому научитесь.Вы узнаете, как паять, собирать и делать конечный продукт, который вы всегда видите в разных магазинах.

Конструкция регулируемого источника питания (с регулируемым / регулируемым выходом)

В большинстве случаев нам не требуется фиксированное напряжение. Иногда нам нужен регулируемый источник питания.

Например, чтобы проверить токи коллектора транзистора при различных базовых напряжениях, нам понадобится регулируемый источник питания. И это переменное напряжение необходимо регулировать.

Процедура проектирования такая же, как я объяснил выше, с небольшими изменениями в регуляторах мощности.

На этот раз нам потребуется переменный резистор, чтобы, изменяя его сопротивление, мы получали разные напряжения. Ниже приведена схема регулируемого источника питания или регулируемого источника питания:

До светодиодной части схема такая же, как и для стабилизированного источника питания 5 В при 500 мА. Схема усложняется после светодиодной части, не так ли? Не бойся. Все очень просто. Переменный резистор предназначен для изменения выходного напряжения.

Диоды используются для защиты схемы от обратного тока.Теперь давайте посмотрим на следующем видео, как изменение резистора изменяет выходное напряжение.

Преимущества регулируемого источника питания

Источник питания с регулируемым выходом имеет много преимуществ. Следующее имеет ключевое значение.

• низкий уровень шума
• по выгодной цене
• простота
• надежность

Регулируемый блок питания очень прост в конструкции, вы могли почувствовать это в этом посте. Простой дизайн делает его очень экономичным.Эти блоки питания имеют невысокую стоимость и очень надежны.

Они относительно бесшумны. ИС линейных регуляторов, которые используются на выходе, имеют низкие пульсации выходного напряжения, что делает их наиболее подходящими для приложений, где важна чувствительность к шуму.

Заключение

Проектный блок питания подойдет для поддержки других ваших небольших проектов или принесет вам хорошие оценки / деньги, если вас назначат на аналогичный проект. Я не знаю почему, но я уверен, что если вы выполните те же простые шаги со мной, вы получите свой первый разработанный блок питания.

Пожалуйста, не указывайте это только на 500 мА. Это может быть ваш источник питания 5 В постоянного тока с допустимым током до 500 мА.

Для дополнительной информации, для вывода положительного напряжения используйте LM78XX. XX указывает значение выходного напряжения, а 78 указывает положительное выходное напряжение. Для выхода с отрицательным напряжением используйте LM79XX, 79 указывает отрицательное напряжение, а XX указывает значение выхода.

На этом конструирование регулируемого источника питания подошло к концу. Надеюсь, вам понравилось.

Спасибо и удачной жизни.

---

Другие полезные сообщения:

Как сделать регулируемый блок питания от компьютера. Как собрать блок питания с регуляторами своими руками

Доброго времени суток форумчане и гости сайта Радиосхемы ! Желая собрать приличный, но не слишком дорогой и крутой блок питания, чтобы в нем было все и ничего не стоило за свои деньги ,. В итоге я выбрал лучшую, на мой взгляд, схему с регулировкой тока и напряжения, состоящую всего из пяти транзисторов, не считая пары десятков резисторов и конденсаторов.Тем не менее, он работает надежно и имеет высокую повторяемость. Эта схема уже рассматривалась на сайте, но с помощью коллег нам удалось ее несколько улучшить.

Собрал эту схему в первозданном виде и столкнулся с одним неприятным моментом. При регулировке тока не могу выставить 0,1 А — хотя бы 1,5 А на R6 0,22 Ом. Когда я увеличил сопротивление R6 до 1,2 Ом, ток короткого замыкания оказался не менее 0,5 А. Но теперь R6 стал быстро и сильно нагреваться.Затем он внес небольшую доработку и получил гораздо более широкое текущее регулирование. Приблизительно 16 мА до максимума. Это также можно сделать от 120 мА, если конец резистора R8 закинуть в базу Т4. Суть в том, что перед падением напряжения на резисторе добавляется падение перехода BE-E и это дополнительное напряжение позволяет Т5 открываться раньше и, как следствие, раньше ограничивать ток.

На основе этого предложения он провел успешные испытания и в итоге получил простой лабораторный блок питания.Выкладываю фото своего лабораторного блока питания с тремя выходами, где:

• 1-выход 0-22в
• 2 выхода 0-22в
• 3 выхода +/- 16 В

Также, помимо платы регулирования выходного напряжения, устройство дополнили платой силового фильтра с блоком предохранителей. Что получилось в итоге — смотрите ниже.

Многие уже знают, что у меня слабость ко всевозможным блокам питания, вот обзор два в одном.На этот раз будет обзор радиоконструктора, позволяющего собрать основу для лабораторного блока питания и вариант его реальной реализации.
Предупреждаю, фото и текста будет много, так что запаситесь кофе 🙂

Для начала немного объясню, что это такое и почему.
Практически все радиолюбители используют в своей работе такое понятие, как лабораторный блок питания. Будь то сложный с программным управлением или совсем простой на LM317, но он все равно делает почти то же самое, питает разные нагрузки в процессе работы с ними.
Лабораторные блоки питания делятся на три основных типа.
С импульсной стабилизацией.
Линейно-стабилизированный
Гибрид.

К первым относится блок питания с импульсным управлением, или просто импульсный блок питания с понижающим преобразователем ШИМ. Я уже рассмотрел несколько вариантов этих блоков питания. ,.
Достоинства — высокая мощность при малых габаритах, отличный КПД.
Недостатки — ВЧ пульсации, наличие емких конденсаторов на выходе

Последние не имеют на борту ШИМ-преобразователей, все регулирование осуществляется линейно, где лишняя энергия просто рассеивается на регулирующем элементе.
Плюсы — Практически полное отсутствие пульсаций, отсутствие конденсаторов на выходе (почти).
Минусы — экономичность, вес, габариты.

Третий — это комбинация первого типа со вторым, тогда линейный стабилизатор питается от подчиненного ШИМ-преобразователя с понижением частоты (напряжение на выходе ШИМ-преобразователя всегда поддерживается на уровне немного выше, чем на выходе. , остальное регулируется транзистором, работающим в линейном режиме.
Или это линейный источник питания, но трансформатор имеет несколько обмоток, которые переключаются по мере необходимости, тем самым снижая потери на регулирующем элементе.
У данной схемы есть только один недостаток, сложность, она выше, чем у первых двух вариантов.

Сегодня мы поговорим о втором типе источников питания, с регулирующим элементом, работающим в линейном режиме. Но рассмотрим этот блок питания на примере конструктора, мне кажется, это должно быть еще интереснее. Действительно, на мой взгляд, для начинающего радиолюбителя это хорошее начало, чтобы собрать себе одно из основных устройств.
Ну или, как говорится, правильный блок питания должен быть тяжелым 🙂

Этот обзор больше ориентирован на новичков, опытные товарищи вряд ли найдут в нем что-то полезное.

Заказал на обзор конструктор, позволяющий собрать основную часть лабораторного блока питания.
Основные характеристики следующие (из заявленных магазином):
Входное напряжение — 24 В переменного тока
Регулируемое выходное напряжение — 0-30 Вольт постоянного тока.
Регулируемый выходной ток — 2мА — 3А
Пульсации выходного напряжения — 0,01%
Размеры печатной платы — 80х80мм.

Немного об упаковке.
Конструктор пришел в обычном полиэтиленовом пакете, обернутом в мягкий материал.
Внутри, в застегивающейся антистатической сумке, были все необходимые компоненты, включая печатную плату.

Внутри все было навалом, но ничего не было повреждено, печатная плата частично защищала радиодетали.

Не буду перечислять все, что входит в комплект, это проще сделать позже при обзоре, просто скажу, что мне все хватило, даже кое-что осталось.

Немного о печатной плате.
Качество отличное, схема в комплект не входит, но все номиналы указаны на плате.
Доска двухсторонняя, прикрыта защитной маской.

Покрытие платы, лужение и качество самой печатной платы отличное.
У меня получилось только в одном месте оторвать накладку от пломбы, да и то, когда пытался припаять неродную деталь (зачем, дальше будет).
На мой взгляд, саму вещь начинающему радиолюбителю, испортить будет сложно.

Перед установкой нарисовал схему этого блока питания.

Схема достаточно хорошо продумана, правда не без изъянов, но о них я расскажу в процессе.
На схеме видно несколько основных узлов, я выделил их цветом.
Зеленый — блок регулирования и стабилизации напряжения
Красный — блок регулирования и стабилизации тока
Пурпурный — узел, указывающий на переход в режим стабилизации тока
Синий — опорное напряжение.
Есть отдельно:
1. Входной диодный мост и конденсатор фильтра
2. Блок управления питанием на транзисторах VT1 и VT2.
3. Защита на транзисторе VT3, отключающем выход до нормального питания операционных усилителей.
4. Регулятор питания вентилятора построен на микросхеме 7824. №
5. R16, R19, C6, C7, VD3, VD4, VD5, узел формирования отрицательного полюса питания операционных усилителей. Из-за наличия этого блока блок питания не будет работать просто от постоянного тока, нужен именно ввод переменного тока от трансформатора.
6.C9 выходной конденсатор, выходной защитный диод VD9.

Сначала опишу достоинства и недостатки схемотехники.
Плюсы —
Обнадеживает наличие стабилизатора питания вентилятора, но вентилятор нужен на 24 Вольта.
Очень порадовало наличие блока питания отрицательной полярности, это значительно улучшает работу блока питания при токах и напряжениях близких к нулю.
Ввиду наличия источника отрицательной полярности в схему введена защита, пока нет напряжения, выход блока питания будет отключен.
БП содержит источник опорного напряжения 5,1 В, это позволило не только правильно регулировать выходное напряжение и ток (при такой схеме напряжение и ток регулируются от нуля до максимума линейно, без «горбов» и «провалов»). «на крайних значениях»), но также дает возможность управлять питанием извне, я просто меняю управляющее напряжение.
Выходной конденсатор очень маленький, что позволяет безопасно тестировать светодиоды, пускового тока не будет, пока выходной конденсатор не разрядится и БП не перейдет в режим стабилизации тока.
Выходной диод необходим для защиты блока питания от подачи на его выход напряжения обратной полярности. Правда диод слишком слабый, лучше заменить на другой.

Минусы.
У токоизмерительного шунта слишком высокое сопротивление, из-за этого при работе с током нагрузки 3 Ампера на нем выделяется около 4,5 Вт тепла. Резистор рассчитан на 5 Вт, но нагрев очень сильный.
Входной диодный мост состоит из диодов на 3 А.По хорошему, диоды должны быть не менее 5 Ампер, так как ток через диоды в такой схеме составляет 1,4 выхода, соответственно в работе ток через них может составлять 4,2 Ампера, а сами диоды рассчитаны на 3 Ампера. . Положение облегчает только то, что пары диодов в мосту работают поочередно, но все же это не совсем правильно.
Большой минус в том, что китайские инженеры при выборе операционных усилителей выбрали ОУ с максимальным напряжением 36 Вольт, но не подумали, что в цепи присутствует источник отрицательного напряжения и входное напряжение в этой версии ограничено до 31 Вольт (36-5 = 31).При входном напряжении 24 В переменного тока постоянный ток будет около 32-33 В.
Тех. Операционный усилитель будет работать в нестандартном режиме (36 — максимум, стандартный 30).

Подробнее о плюсах и минусах, а также о модернизации расскажу позже, а сейчас перейду к собственно сборке.

Сначала выкладываем все, что входит в комплект. Это упростит сборку, и будет проще увидеть, что уже установлено, а что еще осталось.

Рекомендую начинать сборку с самых нижних элементов, так как если сначала выставить высокие, то низкие потом будет неудобно ставить.
Также лучше начать с установки тех компонентов, которых больше, чем одинаковых.
Начну с резисторов, это будут резисторы на 10 кОм.
Резисторы качественные и имеют точность 1%.
Несколько слов о резисторах. Резисторы имеют цветовую маркировку. Многим это может показаться неудобным.На самом деле это лучше, чем буквенно-цифровая маркировка, так как маркировка видна в любом положении резистора.
Не пугайтесь цветовой маркировки, на начальном этапе ее можно использовать, а со временем окажется, что ее можно будет определить уже без нее.
Чтобы разбираться и удобно работать с такими компонентами, достаточно запомнить две вещи, которые в жизни пригодятся начинающему радиолюбителю.
1. Десять основных цветов маркировки
2. Рейтинги серии, они не очень полезны при работе с точными резисторами серии Е48 и Е96, но такие резисторы встречаются гораздо реже.
Любой опытный радиолюбитель перечислит их просто по памяти.
1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2, 2.2, 2.4, 2.7, 3, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1.
Все остальные номиналы являются умножением их на 10, 100 и т. Д. Например, 22 кОм, 360 кОм, 39 Ом.
Что дает эта информация?
А она дает то, что если резистор серии Е24, то например в нем невозможно сочетание цветов —
Синий + зеленый + желтый.
Синий — 6
Зеленый — 5
Желтый — x10000
тех.по расчетам выходит 650к, но такого номинала в серии Е24 нет, либо 620 либо 680, значит либо цвет распознан неверно, либо цвет изменился, либо резистор не из Е24 серии, но последнее встречается редко.

Ладно, хватит теории, идем дальше.
Я формирую выводы резистора перед установкой, обычно с помощью пинцета, но некоторые используют для этого небольшие самодельные приспособления.
Не торопимся выкидывать отсечки клемм, бывает, что они могут пригодиться перемычкам.

Задав основное число, я перешел к одиночным резисторам.
Здесь может быть сложнее, придется чаще иметь дело с купюрами.

Компоненты сразу не паяю, а просто откусываю и загибаю выводы, и именно сначала откусываю, а потом загибаю.
Это делается очень просто, плату держите в левой руке (если вы правша), а устанавливаемый компонент нажимаете.
В правой руке есть бокорезы, откусываем провода (иногда даже несколько компонентов сразу), а боковым краем боковых ножей сразу загибаем провода.
Все это делается очень быстро, через время это уже автоматизировано.

Итак, мы добрались до последнего маленького резистора, номинал необходимого и того, который остался прежним, уже неплох 🙂

Установив резисторы, переходим к диодам и стабилитронам.
Тут четыре маленьких диода, это популярные 4148, два стабилитрона на 5,1 В каждый, так что запутаться очень сложно.
Также по ним сформируем выводы.

На плате катод обозначен полосой, как и на диодах и стабилитронах.

Хотя на плате есть защитная маска, все же рекомендую загнуть выводы, чтобы они не попадали на соседние дорожки, на фото вывод диода отогнут в сторону от дорожки.

Стабилитроны на плате также имеют маркировку на них — 5V1.

Керамических конденсаторов в схеме не очень много, но их маркировка может запутать начинающего радиолюбителя.Кстати, она тоже подчиняется серии Е24.
Первые две цифры представляют собой номинал в пикофарадах.
Третья цифра — это количество нулей, добавляемых к номиналу.
Т.е. например 331 = 330 пФ
101 — 100 пФ
104 — 100000 пФ или 100 нФ или 0,1 мкФ
224 — 220000 пФ или 220 нФ или 0,22 мкФ

Большинство пассивных элементов уже установлено.

После этого переходим к установке операционных усилителей.
Наверное, я бы порекомендовал купить к ним панели, но припаял как есть.
На плате, как и на самой микросхеме, отмечен первый вывод.
Остальные штифты считаются против часовой стрелки.
На фото показано место для операционного усилителя и способ его установки.

Для микросхем гну не все выводы, а только пару, обычно это крайние диагональные выводы.
Ну, лучше их откусить, чтобы они выступали над доской примерно на 1мм.

Все, теперь можно переходить к пайке.
Я использую самый обычный терморегулирующий паяльник, но достаточно и обычного паяльника мощностью около 25-30 Вт.
Припой диаметром 1 мм с флюсом. Марку припоя специально не указываю, так как на катушке припой неродной (родные катушки имеют вес 1 кг), и его название никому не будет знакомо.

Как я уже писал выше, плата качественная, паяется очень легко, никаких флюсов не использовал, достаточно только того, что в припое, только надо не забыть иногда стряхивать лишний флюс с кончика.

Вот сделал фото с примером хорошей пайки и не очень.
Хороший припой должен выглядеть как небольшая капля, окутывающая свинец.
Но на фото есть пара мест, где припоя явно мало. Это будет работать на двухсторонней плате с металлизацией (там припой тоже течет в отверстие), а вот на односторонней плате этого сделать нельзя, со временем такая пайка может «отвалиться».

Выводы транзисторов тоже должны быть предварительно сформированы, это нужно сделать, чтобы вывод не деформировался у основания корпуса (аксакалы вспомнят легендарный КТ315, от которого любили отламывать выводы) .
Я немного по-другому формирую мощные компоненты. Формовка выполняется так, чтобы компонент стоял над платой, в этом случае меньше тепла будет передаваться на плату и не разрушить ее.

Вот так на плате выглядят литые силовые резисторы.
Все компоненты были припаяны только снизу, припой, который вы видите наверху платы, проник через отверстие из-за капиллярного эффекта. Желательно паять так, чтобы припой слегка проникал к верху, это повысит надежность пайки, а в случае тяжелых компонентов — лучшую их стабильность.

Если до этого я пинцетом лепил выводы компонентов, то для диодов понадобятся маленькие плоскогубцы с узкими губками.
Выводы формируются так же, как и резисторы.

Но есть отличия при установке.
Если компоненты с тонкими выводами сначала устанавливаются, а потом грызутся, то для диодов все наоборот. Такой вывод после откусывания вы просто не согнете, поэтому сначала гнуем поводок, потом откусываем лишнее.

Блок питания собран на двух транзисторах Дарлингтона.
Один из транзисторов установлен на небольшой радиатор, желательно через термопасту.
В комплект входят четыре винта M3, один идет сюда.

Пара фото почти распаянной платы. Я не буду описывать установку клеммников и других комплектующих, это интуитивно понятно, и это видно по фото.
Кстати, по поводу клеммников, на плате есть клеммники для подключения входа, выхода и питания вентилятора.

Плату еще не промыл, хотя на этом этапе часто делаю.
Это связано с тем, что будет небольшая деталь на доработку.

После основного этапа сборки у нас остаются следующие компоненты.
Мощный транзистор
Два переменных резистора
Два разъема для монтажа платы
Два разъема с проводами, кстати провода очень мягкие, но небольшого сечения.
Три винта.

Изначально производитель планировал разместить переменные резисторы на самой плате, но они настолько неудобно размещены, что я даже не стал их паять и показал их просто для примера.
Они очень близки и регулировать будет крайне неудобно, хотя и настоящие.

Но спасибо, что не забыли включить в комплект провода с разъемами, это намного удобнее.
В таком виде резисторы можно вынести на лицевую панель устройства, а плату установить в удобном месте.
Попутно припаял мощный транзистор. Это обычный биполярный транзистор, но с максимальной рассеиваемой мощностью до 100 Вт (естественно, при установке на радиатор).
Осталось три винта, я даже не понял, где их использовать, если в углах платы, то нужно четыре, если прикрепить мощный транзистор, то они короткие, в общем загадка.

Запитать плату можно от любого трансформатора с выходным напряжением до 22 Вольт (в характеристиках указано 24, но почему такое напряжение использовать нельзя, я объяснил выше).
Я решил использовать трансформатор, который у меня был давно, для усилителя Romance. Почему за, а не от, а потому, что он еще нигде не стоял 🙂
Этот трансформатор имеет две выходные обмотки мощностью 21 Вольт, две вспомогательные обмотки по 16 Вольт и обмотку экрана.
Напряжение указано для входа 220, но так как у нас уже есть стандартное 230, то выходные напряжения будут немного выше.
Номинальная мощность трансформатора около 100 Вт.
Я включил выходные силовые обмотки параллельно, чтобы получить больший ток.Можно было, конечно, использовать схему выпрямления с двумя диодами, но с ней было бы не лучше, поэтому я оставил как есть.

Для тех, кто не знает, как определить мощность трансформатора, сделал небольшое видео.

Первое тестовое включение. Я установил на транзистор небольшой радиатор, но даже в таком виде был довольно большой нагрев, так как блок питания линейный.
Регулировка тока и напряжения происходит без проблем, сразу все заработало, поэтому уже могу рекомендовать этот конструктор.
Первое фото — стабилизация напряжения, второе — ток.

Для начала проверил, что выдает трансформатор после выпрямления, так как это определяет максимальное выходное напряжение.
У меня было около 25 вольт, не много. Емкость фильтрующего конденсатора 3300 мкФ, я бы посоветовал увеличить, но и в таком виде устройство вполне работоспособно.

Поскольку для дальнейшей проверки необходимо было использовать обычный радиатор, я приступил к сборке всей будущей конструкции, так как установка радиатора зависела от задуманной конструкции.
Решил использовать лежащий у меня радиатор Igloo7200. По заявлению производителя, такой радиатор способен рассеивать до 90 Вт тепла.

В аппарате будет корпус Z2A польского производства, цена около 3 долларов.

Изначально я хотел отойти от надоевшего моим читателям корпуса, в котором я собираю всякие электронные штуковины. .
Для этого я выбрал корпус чуть меньшего размера и купил вентилятор с сеткой для него, но в него не поместилась вся начинка и был куплен второй корпус и, соответственно, второй вентилятор.
В обоих случаях я купил вентиляторы Sunon, продукция этой компании мне очень нравится, и в обоих случаях я купил вентиляторы на 24 Вольта.

Так по задумке должны были быть установлены радиатор, плата и трансформатор. Осталось даже немного места для расширения начинки.
Не было возможности поместить вентилятор внутрь, поэтому было решено разместить его снаружи.

Размечаем монтажные отверстия, нарезаем резьбу, ввинчиваем для примерки.

Поскольку выбранный корпус имеет внутреннюю высоту 80 мм, и плата тоже имеет этот размер, я закрепил радиатор так, чтобы плата была симметричной относительно радиатора.

Клеммы мощного транзистора тоже нужно немного отформовать, чтобы они не деформировались при прижатии транзистора к радиатору.

Небольшое отступление.
Почему-то производитель придумал место для установки довольно маленького радиатора, из-за этого при установке обычного оказывается, что мешает стабилизатор мощности вентилятора и разъем для его подключения.
Пришлось их выпарить, а место, где они были, заклеить изолентой, чтобы не было связи с радиатором, так как на нем было напряжение.

Обрезал лишний скотч с тыльной стороны, а то получилось как-то совсем неточно, сделаем по фен-шуй 🙂

Вот так выглядит печатная плата с наконец установлен радиатор, транзистор устанавливается через термопасту, и лучше использовать хорошую термопасту, так как транзистор рассеивает мощность, сопоставимую с мощным процессором, т.е.е. около 90 Вт.
При этом сразу проделал отверстие для установки платы регулятора оборотов вентилятора, которую в итоге все равно пришлось просверлить 🙂

Чтобы выставить ноль и выкрутить оба регулятора в крайнее левое положение, отключите нагрузку и установите выход на ноль. Выходное напряжение теперь будет регулироваться с нуля.

Затем есть несколько тестов.
Проверил точность поддержания выходного напряжения.
Холостой ход, напряжение 10.00 Вольт
1. Ток нагрузки 1 Ампер, напряжение 10,00 Вольт
2. Ток нагрузки 2 Ампера, напряжение 9,99 Вольт
3. Ток нагрузки 3 Ампера, напряжение 9,98 Вольт.
4. Ток нагрузки 3,97 Ампер, напряжение 9,97 Вольт.
Характеристики неплохие, при желании их можно немного улучшить, изменив точку подключения резисторов обратной связи по напряжению, но как по мне этого достаточно.

Я также проверил уровень пульсаций, тест проходил при токе 3 Ампера и выходном напряжении 10 В

Уровень пульсаций был около 15 мВ, что очень хорошо, хотя я думал, что на самом деле пульсация, показанная на скриншоте, скорее всего, была вызвана электронной нагрузкой, чем самим источником питания.

После этого я приступил к сборке самого устройства в целом.
Начал с установки радиатора с платой блока питания.
Для этого разметил место установки вентилятора и разъема питания.
Отверстие было размечено не совсем круглой формы, с небольшими «надрезами» сверху и снизу, они нужны для увеличения прочности задней панели после вырезания отверстия.
Самыми сложными обычно являются отверстия сложной формы, например, для разъема питания.

Из большой кучи маленьких вырезается большая дырочка 🙂
Сверло + сверло диаметром 1мм иногда творит чудеса.
Просверливаем дырки, много дырок. Может показаться, что это долго и скучно. Нет, наоборот, очень быстро, полное сверление панели занимает около 3 минут.

После этого обычно ставлю сверло еще немного, например 1,2-1,3мм и прохожу его как фреза, получается такой пропил:

После этого берем небольшой нож в руках и зачищаем получившиеся дырочки, при этом немного разрезаем пластик, если дырочка чуть меньше.Пластик достаточно мягкий, поэтому работать с ним удобно.

На последнем этапе подготовки просверливаем монтажные отверстия, можно сказать, что основные работы по задней панели окончены.

Устанавливаем радиатор с платой и вентилятором, примеряем результат, а при необходимости «дорабатываем напильником».

Практически в самом начале я упомянул ревизию.
Немного доработаю.
Для начала решил заменить родные диоды во входном диодном мосту на диоды Шоттки, для этого купил четыре штуки 31DQ06.а потом повторил ошибку разработчиков платы, купив по инерции диоды на такой же ток, но надо было на больший. Но все равно нагрев диодов будет меньше, так как падение на диодах Шоттки меньше, чем на обычных.
Во-вторых, решил заменить шунт. Меня не устроило не только то, что он нагревается как утюг, но и то, что на него падает порядка 1,5 Вольт, которые можно использовать (в смысле нагрузки).Для этого я взял два отечественных резистора 0,27 Ом 1% (это тоже улучшит стабильность). Почему разработчики этого не сделали, непонятно, цена решения абсолютно такая же, как и в версии с родным резистором 0,47 Ом.
Ну, скорее в качестве дополнения решил заменить родной конденсатор фильтра 3300мкФ на более качественный и емкий Capxon 10000uF …

Вот так выглядит получившаяся конструкция с замененными компонентами и установленным терморегулятором вентилятора доска.
Получилось немного колхозно, к тому же случайно оторвал один патч на плате при установке мощных резисторов. В общем, можно было смело использовать менее мощные резисторы, например, один резистор на 2 ватта, у меня его просто не было.

Несколько компонентов также были добавлены внизу.
Резистор 3,9 кОм, параллельный внешним контактам разъема резистора регулировки тока. Это нужно для уменьшения напряжения регулирования, так как напряжение на шунте теперь другое.
Пара конденсаторов 0,22мкФ, один параллельно выходу с резистора регулировки тока, для уменьшения помех, второй как раз на выходе блока питания, особо не нужен, просто случайно пару сразу вынул и решил использовать оба.

Подключена вся силовая часть; Попутно на трансформаторе устанавливается плата с диодным мостом и конденсатором для питания индикатора напряжения.
По большому счету, эта плата не является обязательной в текущей версии, но моя рука не подняла руку, чтобы запитать индикатор от предела 30 Вольт для нее, и я решил использовать дополнительную обмотку 16 Вольт.

Для организации передней панели использовались следующие компоненты:
Клеммы для подключения нагрузки
Пара металлических ручек
Выключатель питания
Фильтр красного света, заявленный как светофильтр для корпусов KM35
Для индикации тока и напряжения, Я решил использовать доску, оставшуюся после написания одного из обзоров. Но маленькие индикаторы меня не устроили и поэтому были куплены более крупные, высотой 14мм, и для них сделана печатная плата.

В общем, это решение временное, но я даже хотел временно сделать аккуратненько.

Несколько этапов подготовки лицевой панели.
1. Нарисуйте полноразмерный макет передней панели (я использую обычный макет Sprint). Преимущество использования идентичных корпусов состоит в том, что новую панель очень легко подготовить, так как требуемые размеры уже известны.
Прикрепляем распечатку к лицевой панели и в углах квадратных / прямоугольных отверстий просверливаем маркировочные отверстия диаметром 1мм.Этим же сверлом просверливаем центры остальных отверстий.
2. Используя получившиеся отверстия, разметьте места пропила. Меняем инструмент на тонкий дисковый резак.
3. Вырезаем прямые, четко по размеру спереди, немного больше сзади, чтобы разрез был максимально полным.
4. Выломайте вырезанные кусочки пластмассы. Обычно я их не выбрасываю, так как они могут еще пригодиться.

Аналогично подготовке задней панели обрабатываем ножом образовавшиеся дырочки.
Рекомендую сверлить большие отверстия, пластик не «грызет».

Пробуем то, чего добились, при необходимости дорабатываем с помощью файла.
Пришлось немного расширить отверстие для переключателя.

Как я уже писал выше, для обозначения я решил использовать плату, оставшуюся от одного из предыдущих обзоров. В общем, это очень плохое решение, но более чем подходящее для временного варианта, позже я объясню почему.
Спаиваем индикаторы и разъемы с платы, прозваниваем старые индикаторы и новые.
Распиновку обоих индикаторов расписал себе, чтобы не путать.
В родной версии использовались четырехзначные индикаторы, я использовал трехзначные. так как я больше не попадал в окно. Но поскольку четвертая цифра нужна только для отображения буквы A или U, их потеря не критична.
Между индикаторами поместил светодиод индикации режима ограничения тока.

Подготавливаю все необходимое, припаиваю резистор 50мОм от старой платы, который по-прежнему буду использовать в качестве токоизмерительного шунта.
Проблема связана с этим шунтом. Дело в том, что в этой версии у меня будет падение напряжения на выходе 50 мВ на каждый 1 Ампер тока нагрузки.
Есть два способа избавиться от этой проблемы: использовать два отдельных измерителя тока и напряжения, при этом запитать вольтметр от отдельного источника питания.
Второй способ — установить шунт на положительном полюсе БП. Оба варианта меня не устраивали в качестве временного решения, поэтому я решил наступить на горло своему перфекционизму и сделать упрощенный вариант, но далеко не лучший.

Для конструкции я использовал монтажные стойки, оставшиеся от платы преобразователя постоянного тока.
С ними у меня получилась очень удобная конструкция, плата индикатора крепится к плате амперметра, которая в свою очередь крепится к клеммной колодке питания.
Получилось даже лучше, чем я ожидал 🙂
Еще я поставил токоизмерительный шунт на клеммную колодку питания.

Полученный дизайн лицевой панели.

И тут я вспомнил, что забыл установить более мощный защитный диод.Пришлось допить позже. Я использовал диод, оставшийся от замены диодов во входном мосту платы.
Конечно, не зря нужно было бы добавить предохранитель, но в этой версии этого уже нет.

Но я решил поставить резисторы для регулировки тока и напряжения лучше, чем те, что предлагает производитель.
Родные качественные, плавность хода, но это обычные резисторы и, как по мне, лабораторный блок питания должен уметь точнее регулировать выходное напряжение и ток.
Еще когда подумывал заказать плату блока питания, увидел их в магазине и заказал для ознакомления, тем более что они одного номинала.

Вообще я обычно использую для таких целей другие резисторы, они совмещают внутри себя сразу два резистора, для грубой и плавной настройки, но в последнее время не могу найти их в продаже.
Может кто знает их импортные аналоги?

Резисторы достаточно качественные, угол поворота 3600 градусов, или просто 10 полных оборотов, что обеспечивает переналадку на 3 Вольта или 0.3 Ампера на 1 оборот.
С такими резисторами точность регулировки примерно в 11 раз точнее, чем с обычными.

Резисторы новые в сравнении с родными, габариты конечно впечатляют.
Попутно немного укоротил провода к резисторам, это должно улучшить помехозащищенность.

Все упаковал в корпус, в принципе даже места мало, есть место для роста 🙂

Подключил экранирующую обмотку к заземляющему проводнику разъема, плату доп. находится прямо на выводах трансформатора, это конечно не очень аккуратно, но другого варианта я пока не придумал.

Проверка после сборки. Все запустилось практически с первого раза, случайно перепутал две цифры на индикаторе и долго не мог понять, что не так с настройкой, после переключения все стало как надо.

Последний этап — приклейка светофильтра, установка ручек и сборка корпуса.
Светофильтр имеет утонение по периметру, основная часть утоплена в окно корпуса, а более тонкая часть приклеена двусторонним скотчем.
Ручки изначально были рассчитаны на диаметр вала 6,3 мм (если не путаю), у новых резисторов вал тоньше, поэтому на вал пришлось нанести пару слоев термоусадки.
Я решил никак не оформлять лицевую панель, и тому есть две причины:
1. Управление настолько интуитивно понятное, что особого смысла в надписях пока нет.
2. Планирую переделать этот блок питания, поэтому могут быть изменения в дизайне передней панели.

Пару фото получившейся конструкции.
Вид спереди:

Вид сзади.
Внимательные читатели наверняка заметили, что вентилятор расположен таким образом, что он выдувает горячий воздух из корпуса, а не проталкивает холодный воздух между ребрами радиатора.
Решил так сделать, потому что радиатор немного меньше по высоте, чем корпус, и чтобы внутрь не попадал горячий воздух, поставил вентилятор реверсом. Это, конечно, заметно снижает эффективность отвода тепла, но позволяет немного вентилировать и пространство внутри БП.
Кроме того, я бы порекомендовал проделать несколько отверстий в нижней части нижней части корпуса, но это скорее дополнение.

После всех переделок ток у меня стал чуть меньше, чем в оригинале, и составил около 3,35 Ампера.

Итак, я постараюсь описать плюсы и минусы этой платы.
профи
Отличное качество изготовления.
Практически правильная схемотехника устройства.
Полный комплект деталей для сборки платы стабилизатора питания
Подходит для начинающих радиолюбителей.
В минимальной форме дополнительно требуются только трансформатор и радиатор, в более совершенной — еще и ампер-вольтметр.
Полностью исправна после сборки, правда, с некоторыми нюансами.
На выходе БП нет емких конденсаторов, безопасных при проверке светодиодов и т.д.

Минусы
Выбран неправильный тип ОУ, из-за этого диапазон входного напряжения должен быть ограничен до 22 Вольт.
Значение резистора для измерения тока не очень подходящее. Для него он работает в обычном тепловом режиме, но лучше его заменить, так как нагрев очень сильный и может нанести вред окружающим компонентам.
Входной диодный мост работает на максимум, лучше диоды заменить на более мощные

Мое мнение. В процессе сборки у меня сложилось впечатление, что схему разрабатывали два разных человека, один применял правильный принцип регулирования, источник опорного напряжения, источник напряжения отрицательной полярности, защиту. Второй неправильно подобрал для этого случая шунт, операционные усилители и диодный мост.
Очень понравилась схемотехника устройства, и в разделе доработки я сначала хотел заменить операционные усилители, даже купил микросхемы с максимальным рабочим напряжением 40 Вольт, но потом передумал переделывать.но в остальном решение вполне правильное, регулировка плавная и линейная. Отопление конечно есть, без него никуда. В целом, как по мне, для начинающего радиолюбителя это очень хороший и полезный конструктор.
Наверняка найдутся люди, которые напишут, что проще купить готовое, но я думаю, что самому собрать интереснее (пожалуй, это самое главное) и полезнее. К тому же у многих вполне спокойно дома есть трансформатор и радиатор от старого процессора, и коробка какая-то.

Уже в процессе написания обзора у меня еще больше укрепилось ощущение, что этот обзор станет началом серии обзоров, посвященных линейному блоку питания, есть мысли по улучшению —
1. Перевод обозначения и схему управления в цифровую версию, возможно с подключением к компьютеру
2. Замена операционных усилителей на высоковольтные (пока не знаю на какие)
3. После замены ОУ хочу сделать сделать два автоматически переключаемых каскада и расширить диапазон выходного напряжения.
4. Измените принцип измерения тока в устройстве отображения, чтобы не было падения напряжения под нагрузкой.
5. Добавить возможность отключения выходного напряжения кнопкой.

Это наверное все. Возможно вспомню и добавлю что-то еще, но больше жду комментариев с вопросами.
Также в планах посвятить еще несколько обзоров конструкторам для начинающих радиолюбителей, возможно, у кого-то появятся предложения по тем или иным конструкторам.

Не для слабонервных

Сначала не хотел показывать, но потом все же решил сфотографировать.
Слева — блок питания, которым я пользовался много лет назад.
Это простой линейный блок питания с выходной мощностью 1-1,2 Ампер при напряжении до 25 Вольт.
Вот и захотелось заменить его на что-то более мощное и правильное.

Товар предоставлен для написания отзыва магазином. Отзыв публикуется в соответствии с пунктом 18 Правил сайта.

Планирую купить +236 Добавить в избранное Обзор понравился +160 +378

Как сделать полноценный блок питания с регулируемым диапазоном напряжений 2.5-24 вольта, это очень просто, каждый может повторить, не имея опыта радиолюбительства.

Мы сделаем это от старого компьютерного блока питания, TX или ATX без разницы, к счастью, за годы Эры ПК в каждом доме уже накопилось достаточное количество старого компьютерного оборудования и блок питания, вероятно, там тоже, так что стоимость самоделок будет незначительной, а для некоторых мастеров она равна нулю рублей …

Получил на переделку этот блок АТ.

Чем мощнее БП, тем лучше результат, у меня донор всего 250Вт при 10 амперах на шине + 12в, но на самом деле при нагрузке всего 4 А он уже не справляется , происходит полное падение выходного напряжения.

Смотрите, что написано на корпусе.

Поэтому посмотрите сами, какой ток вы планируете получать от своего регулируемого блока питания, и закладывайте такой донорский потенциал сразу.

Вариантов усовершенствования штатного блока питания компьютера много, но все они основаны на изменении обвязки микросхемы — TL494CN (ее аналоги DBL494, КА7500, IR3M02, A494, MV3759, M1114EU, МPC494C и др.)).

Рис. №0 Распиновка микросхемы TL494CN и аналогов.

Давайте посмотрим несколько вариантов исполнения схем питания компьютера, возможно, один из них будет вашим и с жгутом станет гораздо проще справиться.

Схема №1.

Приступим к работе.
Для начала нужно разобрать корпус БП, открутить четыре болта, снять крышку и заглянуть внутрь.

Ищем микросхему из списка выше на плате, если таковой нет, то можете поискать в интернете вариант для своей ИС.

В моем случае на плате была обнаружена микросхема КА7500, а значит можно приступить к изучению обвязки и расположения не нужных нам деталей, которые нужно удалить.

Для удобства работы сначала полностью откручиваем всю плату и вынимаем ее из корпуса.

На фото разъем питания 220в.

Отсоединяем питание и вентилятор, паяем или откусываем выходные провода, чтобы они не мешали нашему пониманию схемы, оставим только необходимые, один желтый (+ 12в), черный (общий) и зеленый * (запускается), если он есть.

В моем блоке AT нет зеленого провода, поэтому он запускается сразу после подключения к розетке. Если блок ATX, то у него обязательно должен быть зеленый провод, его нужно припаять к «общему», а если вы хотите сделать на корпусе отдельную кнопку включения, то просто вставьте переключатель в разрыв этого провода.

Теперь нужно посмотреть, сколько вольт стоят выходные большие конденсаторы, если на них написано меньше 30v, то их нужно заменить на аналогичные, только с рабочим напряжением не менее 30 вольт.

На фото — черные конденсаторы как замена синим.

Это сделано потому, что наш модифицированный блок выдает не +12 вольт, а до +24 вольт, а без замены конденсаторы просто взорвутся во время первого теста на 24в, через несколько минут работы. При подборе нового электролита нецелесообразно уменьшать емкость; его всегда рекомендуется увеличивать.

Самая важная часть работы.
Уберем все лишнее в жгуте IC494, а детали других номиналов припаяем, чтобы получился такой жгут (рис.№1).

Рис. №1 Изменение обвязки микросхемы IC 494 (доработанная схема).

Нам понадобятся только эти ножки микросхемы №1, 2, 3, 4, 15 и 16, на остальные не обращайте внимания.

Рис. №2 Доработка варианта на примере схемы №1

Расшифровка обозначений.

Нужно сделать что-то вроде этого , находим ногу №1 (где есть точка на корпусе) микросхемы и изучаем, что к ней подключено, все схемы нужно снять, отключить.В зависимости от того, как будут располагаться дорожки в вашей конкретной модификации платы и припаяны детали, выбирается оптимальный вариант доработки, это может быть пайка и поднятие одной ножки детали (разрыв цепи) или будет проще разрезать трек с ножом. Определившись с планом действий, приступаем к доработке по схеме доработки.

На фото — замена резисторов на нужный номинал.

На фото — приподняв ножки ненужных деталей, рвем цепи.

Некоторые резисторы, которые уже впаяны в схему обвязки, могут подойти без их замены, например, нам нужно поставить резистор на R = 2,7 кОм, подключенный к «общему», а к «общему» уже подключено R = 3 кОм. «обычное», это нас вполне устраивает и оставляем без изменений (пример на рис. №2, зеленые резисторы не меняются).

На картинке — вырезаны дорожки и добавлены новые перемычки, маркер записал старые номиналы, возможно потребуется восстановить все обратно.

Таким образом, просматриваем и переделываем все схемы на шести ножках микросхемы.

Это был самый сложный момент переделки.

Изготавливаем регуляторы напряжения и тока.

Берем переменные резисторы 22к (регулятор напряжения) и 330Ω (регулятор тока), припаиваем к ним два провода 15см, остальные концы припаяем к плате согласно схеме (рис. №1). Устанавливаем на переднюю панель.

Контроль напряжения и тока.
Для контроля нам понадобятся вольтметр (0-30В) и амперметр (0-6А).

Эти устройства можно приобрести в китайских интернет-магазинах по оптимальной цене, мой вольтметр обошелся мне всего в 60 рублей с доставкой. (Вольтметр 🙂

Амперметр родной, из старых запасов СССР.

ВАЖНО — внутри прибора есть Токовый резистор (Датчик тока), который нам нужен согласно схеме (рис. №1), поэтому, если вы используете амперметр, то устанавливать дополнительный ток не нужно. резистор, устанавливать его нужно без амперметра.Обычно RC-ток делается самодельным, на 2-ваттное сопротивление МЛТ наматывается провод D = 0,5-0,6 мм, виток на виток на всю длину, концы припаиваются к выводам сопротивления и все.

Корпус устройства каждый сделает для себя.
Можно оставить его полностью металлическим, выпилив отверстия для регуляторов и управляющих устройств. Я использовал планки из ламината, которые легче сверлить и распиливать.

Недавно в Интернете наткнулся на интересную принципиальную схему простого, но довольно хорошего блока питания начального уровня, способного выдавать 0-24 В при токе до 5 ампер.Блок питания снабжен защитой, то есть ограничением максимального тока при перегрузке. В прилагаемом архиве находятся печатная плата и документ с описанием настроек данного устройства, а также ссылка на сайт автора. Пожалуйста, внимательно прочтите описание перед сборкой.

Вот фото моего варианта блока питания, вид готовой платы, а также видно, как примерно применить корпус от старого компьютера ATX. Регулировка производится 0-20 В 1.5 А. Конденсатор С4 на такой ток выставлен на 100 мкФ 35 В.

В случае короткого замыкания выдается максимальный ограниченный ток и загорается светодиод, выводится ограничительный резистор на лицевую панель.

Индикатор питания

Провел у себя ревизию, нашел пару простых наконечников стрелок М68501 для этого блока питания. Я потратил полдня на создание экрана для него, но все же нарисовал его и настроил на требуемые выходные напряжения.

Сопротивление используемой головки индикатора и используемого резистора указано в прикрепленном файле к индикатору. Выкладываю переднюю панель блока, если кому понадобится на переделку корпус от блока питания ATX, проще будет переставить надписи и что-то добавить, чем создавать с нуля. Если требуются другие напряжения, шкалу можно просто откалибровать, это будет проще. Вот и готовый вид регулируемого блока питания:

Пленка самоклеящаяся «бамбуковая».Индикатор имеет зеленую подсветку. Красный светодиод Внимание указывает, что сработала защита от перегрузки.

Дополнения от BFG5000

Максимальный предельный ток можно сделать более 10 А. На кулере — валик 12 вольт плюс терморегулятор оборотов — с 40 градусов начинает увеличивать обороты. Погрешность схемы особо не сказывается на работе, но судя по замерам при коротком замыкании увеличение проходящей мощности появляется.

Силовой транзистор был установлен от 2n3055, все остальное тоже зарубежные аналоги, кроме BC548 — от КТ3102. В результате получается действительно неубиваемый БП. Для начинающих радиолюбителей это как раз то, что нужно.

Выходной конденсатор выставлен на 100 мкФ, напряжение не скачет, регулировка плавная и без видимых задержек. Ставил из расчета как указано автором: 100 мкФ емкости на 1 А тока.Авторы: Igoran и BFG5000 .

Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Как-то недавно в интернете наткнулся на одну схему очень простого блока питания с возможностью регулировки напряжения. Напряжение можно регулировать от 1 до 36 вольт, в зависимости от выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Внимательно посмотрите на LM317T в самой схеме! Третья ножка (3) микросхемы цепляется за конденсатор C1, то есть третья ножка — это ВХОД, а вторая ножка (2) цепляется за конденсатор C2 и резистор 200 Ом и является ВЫХОДОМ.

С помощью трансформатора от сети напряжением 220 Вольт получаем 25 Вольт, не более. Возможно меньше, не больше. Потом все это дело выпрямляем диодным мостом и сглаживаем пульсации конденсатором С1. Все это подробно описано в статье, как получить постоянную от переменного напряжения. И теперь наш самый главный козырь в блоке питания — это высокостабильная микросхема стабилизатора напряжения LM317T. На момент написания статьи цена на эту микросхему составляла около 14 рублей.Даже дешевле, чем буханка белого хлеба.

Описание микросхемы

LM317T — регулятор напряжения. Если трансформатор выдает на вторичной обмотке до 27-28 Вольт, то мы легко можем регулировать напряжение от 1,2 до 37 Вольт, но я бы не стал поднимать планку более 25 вольт на выходе трансформатора.

Микросхема может быть выполнена в корпусе ТО-220:

или в пакете D2 Pack

Может пропускать максимальный ток 1.Через себя 5 ампер, которых достаточно для питания ваших электронных безделушек без падения напряжения. То есть мы можем подавать на нагрузку напряжение 36 Вольт при силе тока до 1,5 Ампер, при этом наша микросхема все равно будет выдавать 36 Вольт — это, конечно, в идеале. На самом деле просядут доли вольта, что не очень критично. При большом токе в нагрузке эту микросхему целесообразнее ставить на радиатор.

Для сборки схемы нам также понадобится 6.Переменный резистор на 8 кОм, может быть, даже на 10 кОм, а также постоянный резистор на 200 Ом, желательно от 1 Вт. Ну а на выходе ставим конденсатор на 100 мкФ. Абсолютно простая схема!

Аппаратная сборка

Раньше у меня был очень плохой блок питания с транзисторами. Я подумал, а почему бы не переделать? Вот результат 😉

Здесь мы видим импортный диодный мост GBU606. Он рассчитан на ток до 6 ампер, что более чем достаточно для нашего блока питания, так как он выдает максимум 1.5 Ампер на нагрузку. Положил ЛМ-ку на радиатор с помощью пасты КПТ-8 для улучшения теплоотдачи. Ну все остальное, думаю, вам знакомо.

А вот и допотопный трансформатор, который дает мне на вторичной обмотке напряжение 12 вольт.

Все это аккуратно упаковываем в кейс и вытаскиваем провода.

Так что вы думаете? 😉

Минимальное напряжение, которое я получил, было 1.25 Вольт, а максимальное напряжение было 15 Вольт.

Ставлю любое напряжение, в данном случае самые обычные 12 Вольт и 5 Вольт

Все работает на ура!

Этот блок питания очень удобен для регулировки скорости мини-дрели, которая используется для сверления печатных плат.

Аналоги на Алиэкспресс

Кстати, на Али сразу можно найти готовый комплект данного блока без трансформатора.

Лень собирать? Вы можете взять готовый 5 ампер менее чем за 2 доллара:

По можно увидеть это

ссылка.

Если 5 Ампер мало, то можно посмотреть 8 Ампер. Даже самому заядлому электронщику хватит:

Shahram Marivani — ПОЛНОВОЛНОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

ПОЛНОВОЛНОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Цель:

Целью этого эксперимента является изучение рабочих характеристик и характеристик двухполупериодных выпрямителей и источников питания постоянного тока, использующих стабилитрон в качестве устройства стабилизации напряжения.Будут изучены и измерены характеристики двухполупериодного выпрямителя, а также стабилитрона.

Введение:

Одно из важных применений диодов с P-N переходом — преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Можно использовать полуволновые выпрямители, но они крайне неэффективны при преобразовании мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Кроме того, они имеют высокое содержание гармоник, которые трудно отфильтровать и сгладить пульсации выпрямленного переменного тока.С другой стороны, двухполупериодный выпрямитель повышает эффективность преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Это также уменьшит содержание гармоник в выпрямленной форме волны и снизит требования к сглаживающему фильтру, необходимому для уменьшения пульсаций в выпрямленной форме волны. Типичная форма сигнала двухполупериодного выпрямителя показана на рисунке 1.

Рисунок 1 — Формы выходных сигналов двухполупериодного выпрямителя; темная линия — это отфильтрованный вывод, а более тонкая линия — нефильтрованный вывод.Стабилитроны

— это специальные диоды, предназначенные для поддержания фиксированного напряжения на нагрузке. Они предназначены для «пробоя» надежным и неразрушающим образом, когда они смещены в обратном направлении напряжением, превышающим напряжение пробоя. Типичная характеристика постоянного тока стабилитрона показана на рисунке 2. Перегиб в области обратного смещения на рисунке 2 — это «напряжение пробоя» стабилитрона. Однако это напряжение также известно как напряжение Зенера.

Рисунок 2 — Вольт-амперная характеристика кремниевого стабилитрона. Стабилитроны

имеют номинальное напряжение пробоя и максимальную мощность.Минимальное доступное напряжение стабилитрона составляет 2,7 В, тогда как номинальная мощность составляет 400 мВт и 1,3 Вт. Схема подключения стабилитрона в качестве базовой цепи стабилизации напряжения показана на рисунке 3.

Рисунок 3 — Подключение стабилитрона в качестве регулятора напряжения

Полный и стабилизированный источник питания может быть получен с помощью выпрямительных диодов для изменения мощности переменного тока на мощность постоянного тока. Выпрямленное напряжение фильтруется, чтобы уменьшить пульсации выпрямленного сигнала. Затем используется стабилитрон для регулирования напряжения до желаемого конечного значения.Простая блок-схема источника питания показана на рисунке 4.

На блок-схеме Рисунка 4 каждый отдельный блок описан более подробно ниже:

• Трансформатор: понижает напряжение сети переменного тока высокого напряжения до переменного тока низкого напряжения.
• Диодный выпрямитель: преобразует переменный ток в постоянный, но на выходе постоянного тока присутствует большая составляющая пульсаций.
• Фильтр: сглаживает постоянный ток от сильных колебаний и уменьшает составляющую пульсации.
• Регулятор напряжения: устраняет пульсации, устанавливая на выходе постоянного тока фиксированное напряжение.
• Нагрузка: это часть цепи, на которую подается питание постоянного тока для выполнения полезной работы.

Рисунок 4 — Простая блок-схема стабилизированного источника постоянного тока.

Лабораторные работы:

1. Измерение постоянной характеристики стабилитрона:
   1. Установите напряжение постоянного тока источника питания на 0 В.
   2. Подключите схему стабилитрона, как показано на рисунке 5.
   3. Изменяйте напряжение питания постоянного тока небольшими шагами.Используйте цифровой вольтметр, измерьте V _в , V _R и V _D , как показано на рисунке 5. Сведите данные измерений в таблицу.
   4. Для каждого шага вычислите постоянный ток через диод, который равен (V _R /2000).
   5. Поменяйте полярность источника питания постоянного тока на рис. 5. Повторите шаги измерения с 1.a до 1.d.
   
   Рисунок 5 — Схема подключения для измерения характеристики постоянного тока стабилитрона
2. Характеристика мостового выпрямителя:
   1. Подключите двухполупериодную схему выпрямителя, как показано на рисунке 6, на котором R _L = 1 кОм.Не подключайте конденсатор к нагрузке.
   2. Monitor V _o (см. Рисунок 6) на осциллографе. ЗАПРЕЩАЕТСЯ контролировать V _s и V _o на осциллографе одновременно. Измерьте пиковое входное и пиковое выходное напряжения. Захватите отображаемую форму волны. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R _L .
   3. Подключите 47 мкФ к R _L . Наблюдайте за V _или на осциллографе и фиксируйте осциллограмму. Повторите измерение с конденсатором 10 мкФ.Сравните две формы выпрямленного сигнала, полученные с разными конденсаторами.
   4. Измените нагрузочный резистор на 10 кОм и 100 кОм и контролируйте выпрямленное напряжение на выходе. Прокомментируйте влияние сопротивления нагрузки на пульсации на выходе.

Рисунок 6 — Нефильтрованный двухполупериодный выпрямитель с мостовым соединением диодов
3. Характеристика двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом:
   1. Выполните необходимые измерения на трансформаторе с центральным ответвлением, чтобы определить, какой вывод является центральным ответвлением.
   2. Подключите двухполупериодную схему выпрямителя, как показано на рисунке 7, где R _L = 1 кОм. Не подключайте конденсатор к нагрузке.
   3. Контролируйте на осциллографе одновременно V _s и V _o (см. Рисунок 7). Измерьте пиковое входное и пиковое выходное напряжения. Захватите отображаемые формы сигналов. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R _L .
   4. Подключите 47 мкФ к R _L . Наблюдайте за V _s и V _или на осциллографе и фиксируйте обе формы сигналов.

Рисунок 7 — Схема нефильтрованного двухполупериодного выпрямителя, использованная в эксперименте
4. Регулируемый источник питания постоянного тока:
   1. Рассмотрим схему источника питания постоянного тока, показанную на рисунке 8. Используя ранее измеренные выпрямленные напряжения постоянного тока и стабилитрон, вычислите минимальное значение R _с , необходимое для защиты стабилитрона в условиях, когда нагрузка представляет собой разомкнутую цепь (это это наихудшее состояние). Стабилитрон рассчитан на 400 мВт, а минимальный ток стабилитрона составляет 5 мА.Обсудите результат с инструктором лаборатории, прежде чем использовать его в эксперименте.
   
   Рисунок 8 — Регулируемый источник питания постоянного тока
   2. Подключите схему, показанную на рисунке 8, и используйте значение R _с , вычисленное в 4.a. Следите за напряжением на нагрузке с помощью осциллографа. Измерьте напряжение на R _L и напряжение на R _s . Рассчитайте ток, проходящий через стабилитрон.
   3. Отсоедините R _{от L} и измерьте напряжение и ток на стабилитроне.

Результаты и обсуждения:

В дополнение к вопросам, указанным в лабораторной процедуре, выполните следующие действия и ответьте на них:

• Постройте вольт-амперную характеристику стабилитрона.
• Какое значение прямого сопротивления стабилитрона?
• Что такое напряжение стабилитрона?

AN-140: Основные понятия линейного регулятора и импульсных источников питания

Аннотация

В этой статье объясняются основные концепции линейных регуляторов и импульсных источников питания (ИИП).Он предназначен для системных инженеров, которые могут не очень хорошо разбираться в конструкции и выборе источников питания. Объясняются основные принципы работы линейных регуляторов и SMPS, а также обсуждаются преимущества и недостатки каждого решения. Понижающий понижающий преобразователь используется в качестве примера для дальнейшего объяснения конструктивных особенностей импульсного регулятора.

Введение

Современные конструкции требуют все большего количества шин питания и решений для электропитания в электронных системах с нагрузками от нескольких мА для резервных источников питания до более 100 А для стабилизаторов напряжения ASIC.Важно выбрать подходящее решение для целевого приложения и удовлетворить заданные требования к производительности, такие как высокая эффективность, ограниченное пространство на печатной плате, точное регулирование выходной мощности, быстрая переходная характеристика, низкая стоимость решения и т. Д. Конструкция управления питанием становится все более частой и сложной задачей для системных проектировщиков, многие из которых могут не иметь сильного энергетического опыта.

Преобразователь мощности генерирует выходное напряжение и ток для нагрузки от заданного источника входного питания.Он должен соответствовать требованиям регулирования напряжения или тока нагрузки в установившихся и переходных режимах. Он также должен защищать нагрузку и систему в случае отказа какого-либо компонента. В зависимости от конкретного приложения разработчик может выбрать либо линейный регулятор (LR), либо импульсный источник питания (SMPS). Чтобы сделать лучший выбор решения, важно, чтобы дизайнеры были знакомы с достоинствами, недостатками и конструктивными проблемами каждого подхода.

Эта статья посвящена приложениям с неизолированными источниками питания и дает представление об их работе и основах проектирования.

Линейные регуляторы

Как работает линейный регулятор

Начнем с простого примера. Во встроенной системе от внешнего источника питания доступна шина 12 В. На системной плате необходимо напряжение 3,3 В для питания операционного усилителя (операционного усилителя). Самый простой способ генерировать 3,3 В — использовать резисторный делитель от шины 12 В, как показано на рисунке 1. Хорошо ли он работает? Обычно ответ отрицательный. Ток на выводе V _CC операционного усилителя может изменяться в зависимости от условий эксплуатации.Если используется делитель с постоянным резистором, напряжение IC V _CC зависит от нагрузки. Кроме того, вход шины 12 В может плохо регулироваться. В той же системе может быть много других нагрузок, использующих шину 12 В. Из-за импеданса шины напряжение на шине 12 В меняется в зависимости от условий нагрузки на шину. В результате резисторный делитель не может подавать стабилизированное напряжение 3,3 В на операционный усилитель, чтобы гарантировать его правильную работу. Следовательно, необходим специальный контур регулирования напряжения. Как показано на рисунке 2, контур обратной связи должен регулировать значение верхнего резистора R1, чтобы динамически регулировать сопротивление 3.3 В на V _CC .

Рис. 1. Резисторный делитель генерирует 3,3 В постоянного тока от входа шины 12 В

Рисунок 2. Контур обратной связи регулирует значение последовательного резистора R1 для регулирования 3,3 В

Этот вид переменного резистора может быть реализован с помощью линейного регулятора, как показано на рисунке 3. Линейный регулятор работает с биполярным или полевым силовым транзистором (FET) в его линейном режиме. Таким образом, транзистор работает как переменный резистор последовательно с выходной нагрузкой.Концептуально для создания контура обратной связи усилитель ошибки измеряет выходное напряжение постоянного тока через цепь резисторов выборки R _A и R _B , а затем сравнивает напряжение обратной связи V _FB с опорным напряжением V _REF . Выходное напряжение усилителя ошибки управляет базой последовательного силового транзистора через усилитель тока. Когда либо входное напряжение V _BUS уменьшается, либо увеличивается ток нагрузки, выходное напряжение V _CC падает.Напряжение обратной связи V _FB также уменьшается. В результате усилитель ошибки обратной связи и усилитель тока генерируют больший ток в базе транзистора Q1. Это уменьшает падение напряжения V _CE и, следовательно, возвращает выходное напряжение V _CC , так что V _FB равно V _REF . С другой стороны, если выходное напряжение V _CC повышается, аналогичным образом цепь отрицательной обратной связи увеличивает V _CE , чтобы обеспечить точное регулирование 3.Выход 3 В. Таким образом, любое изменение V _O поглощается напряжением V _CE транзистора линейного стабилизатора. Таким образом, выходное напряжение V _CC всегда постоянно и хорошо регулируется.

Рис. 3. В линейном регуляторе реализован переменный резистор для регулирования выходного напряжения

Зачем нужны линейные регуляторы?

Линейный регулятор уже очень давно широко используется в промышленности. Это было основой для отрасли электроснабжения до тех пор, пока импульсные источники питания не стали преобладать после 1960-х годов.Даже сегодня линейные регуляторы по-прежнему широко используются в широком спектре приложений.

Помимо простоты использования, линейные регуляторы имеют и другие преимущества в производительности. Поставщики систем управления питанием разработали множество интегрированных линейных регуляторов. Типичный интегрированный линейный регулятор требует только V _IN , V _OUT , FB и дополнительные контакты GND. На рисунке 4 показан типичный трехконтактный линейный стабилизатор LT1083, разработанный более 20 лет назад. Для установки выходного напряжения требуется только входной конденсатор, выходной конденсатор и два резистора обратной связи.Практически любой инженер-электрик может спроектировать источник питания с этими простыми линейными регуляторами.

Рис. 4. Пример встроенного линейного регулятора: линейный регулятор 7,5 А только с тремя контактами

Один недостаток — линейный регулятор может сжечь много энергии

Основным недостатком использования линейных регуляторов может быть чрезмерное рассеивание мощности последовательного транзистора Q1, работающего в линейном режиме. Как объяснялось ранее, транзистор линейного регулятора концептуально представляет собой переменный резистор.Поскольку весь ток нагрузки должен проходить через последовательный транзистор, его рассеиваемая мощность составляет P _Потери = (V _IN — V _O ) • I _O . В этом случае эффективность линейного регулятора можно быстро оценить по:

Итак, в примере на Рисунке 1, когда на входе 12 В и на выходе 3,3 В, эффективность линейного регулятора составляет всего 27,5%. В этом случае 72,5% входной мощности просто теряется и выделяет тепло в регуляторе. Это означает, что транзистор должен иметь тепловую способность, чтобы справиться с рассеянием мощности / тепла в худшем случае при максимальном напряжении _IN и полной нагрузке.Таким образом, размер линейного регулятора и его радиатора могут быть большими, особенно когда V _O намного меньше, чем V _IN . Рисунок 5 показывает, что максимальная эффективность линейного регулятора пропорциональна соотношению V _O / V _IN .

Рисунок 5. Максимальный КПД линейного регулятора в зависимости от соотношения V _O / V _IN

С другой стороны, линейный регулятор может быть очень эффективным, если V _O близко к V _IN .Однако линейный регулятор (LR) имеет другое ограничение, а именно минимальную разницу напряжений между V _IN и V _O . Транзистор в LR должен работать в линейном режиме. Таким образом, требуется определенное минимальное падение напряжения на коллекторе для эмиттера биполярного транзистора или от стока до истока полевого транзистора. Когда V _O слишком близко к V _IN , LR больше не сможет регулировать выходное напряжение. Линейные регуляторы, которые могут работать с малым запасом мощности (V _IN — V _O ), называются регуляторами с малым падением напряжения (LDO).

Также очевидно, что линейный стабилизатор или LDO может обеспечить только понижающее преобразование DC / DC. В приложениях, которые требуют, чтобы напряжение V _O было выше, чем напряжение V _IN , или требуется отрицательное напряжение V _O от положительного напряжения V _IN , линейные регуляторы, очевидно, не работают.

Линейный регулятор с разделением тока для высокой мощности [8]

Для приложений, требующих большей мощности, регулятор должен быть установлен отдельно на радиаторе для отвода тепла.В системах для поверхностного монтажа это не вариант, поэтому ограничение рассеиваемой мощности (например, 1 Вт) ограничивает выходной ток. К сожалению, непросто установить прямое параллельное соединение линейных регуляторов для распределения выделяемого тепла.

Замена источника опорного напряжения, показанного на рис. 3, на прецизионный источник тока, позволяет подключать линейный регулятор напрямую параллельно для распределения токовой нагрузки и, таким образом, распределения рассеиваемого тепла между ИС. Это делает возможным использование линейных регуляторов при высоком выходном токе, в любых приложениях для поверхностного монтажа, где только ограниченное количество тепла может рассеиваться в любом месте на плате.LT3080 — первый регулируемый линейный стабилизатор, который можно использовать параллельно для увеличения тока. Как показано на рисунке 6, он имеет внутренний источник тока с прецизионным нулевым TC 10 мкА, подключенный к неинвертирующему входу операционного усилителя. С помощью внешнего резистора для задания напряжения R _SET выходное напряжение линейного регулятора можно регулировать от 0 В до (V _IN — V _DROPOUT ).

Рисунок 6. Настройка одиночного резистора LDO LT3080 с прецизионным источником тока Ссылка

На рис. 7 показано, как легко подключить LT3080 к параллельному распределению тока.Просто свяжите контакты SET LT3080 вместе, два регулятора имеют одинаковое опорное напряжение. Поскольку операционные усилители точно настроены, напряжение смещения между регулировочным штифтом и выходом составляет менее 2 мВ. В этом случае требуется только балластное сопротивление 10 мОм, которое может быть суммой небольшого внешнего резистора и сопротивления проводов печатной платы, чтобы сбалансировать ток нагрузки с более чем 80% выравниваемым распределением. Нужна еще больше мощности? Разумно даже параллельное соединение от 5 до 10 устройств.

Рис. 7. Параллельное подключение двух линейных регуляторов LT3080 для более высокого выходного тока

Области применения, где предпочтительны линейные регуляторы

Существует множество приложений, в которых линейные регуляторы или LDO обеспечивают превосходные решения для переключения источников питания, в том числе:

1. Простые / недорогие решения. Решения с линейным стабилизатором или LDO просты и удобны в использовании, особенно для приложений с низким энергопотреблением и низким выходным током, где тепловая нагрузка не критична.Внешний силовой индуктор не требуется.
2. Применения с низким уровнем шума и пульсаций. Для чувствительных к шуму приложений, таких как устройства связи и радио, минимизация шума источника питания очень важна. Линейные регуляторы имеют очень низкую пульсацию выходного напряжения, потому что нет элементов, которые часто включаются и выключаются, а линейные регуляторы могут иметь очень широкую полосу пропускания. Так что есть небольшая проблема с EMI. Некоторые специальные LDO-стабилизаторы, такие как семейство LDO Analog Devices LT1761, имеют на выходе всего 20 мкВ _RMS шумовое напряжение на выходе.Для SMPS практически невозможно достичь такого низкого уровня шума. SMPS обычно имеет пульсации в мВ даже с конденсаторами с очень низким ESR.
3. Быстрые переходные приложения. Контур обратной связи линейного регулятора обычно является внутренним, поэтому никакой внешней компенсации не требуется. Как правило, линейные регуляторы имеют более широкую полосу пропускания контура управления и более быстрый переходный отклик, чем у SMPS.
4. Приложения с низким отсевом. Для приложений, где выходное напряжение близко к входному, LDO могут быть более эффективными, чем SMPS.Существуют LDO с очень низким падением напряжения (VLDO), такие как Analog Devices LTC1844, LT3020 и LTC3025, с выпадающим напряжением от 20 до 90 мВ и током до 150 мА. Минимальное входное напряжение может составлять 0,9 В. Поскольку в LR отсутствуют коммутационные потери переменного тока, эффективность малой нагрузки LR или LDO аналогична его эффективности при полной нагрузке. SMPS обычно имеет более низкую эффективность при малой нагрузке из-за потерь на переключение переменного тока. В приложениях с батарейным питанием, в которых эффективность малой нагрузки также имеет решающее значение, LDO может предоставить лучшее решение, чем SMPS.

Таким образом, разработчики используют линейные регуляторы или LDO, потому что они просты, имеют низкий уровень шума, низкую стоимость, просты в использовании и обеспечивают быстрый переходный отклик. Если V _O близок к V _IN , LDO может быть более эффективным, чем SMPS.

Основы импульсного источника питания

Зачем нужен импульсный источник питания?

Быстрый ответ — высокая эффективность. В ИИП транзисторы работают в режиме переключения, а не в линейном режиме. Это означает, что когда транзистор включен и проводит ток, падение напряжения на его пути питания минимально.Когда транзистор выключен и блокирует высокое напряжение, ток через его путь питания почти отсутствует. Так что полупроводниковый транзистор похож на идеальный переключатель. Таким образом, потери мощности в транзисторе сводятся к минимуму. Высокая эффективность, низкое рассеивание мощности и высокая плотность мощности (небольшой размер) — основные причины, по которым разработчики используют SMPS вместо линейных регуляторов или LDO, особенно в сильноточных приложениях. Например, в настоящее время синхронный понижающий понижающий источник питания 12 В _IN , 3,3 В _OUT может достичь КПД> 90% по сравнению с менее чем 27.5% от линейного регулятора. Это означает потерю мощности или уменьшение размеров как минимум в восемь раз.

Самый популярный импульсный блок питания — понижающий преобразователь

На рисунке 8 показан простейший и наиболее популярный импульсный стабилизатор — понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный. Он имеет два режима работы, в зависимости от того, включен или выключен транзистор Q1. Чтобы упростить обсуждение, все силовые устройства считаются идеальными. Когда переключатель (транзистор) Q1 включен, напряжение коммутационного узла V _SW = V _IN и ток L индуктора заряжается на (V _IN — V _O ).На рисунке 8 (а) показана эквивалентная схема в этом режиме зарядки индуктора. Когда переключатель Q1 выключен, ток катушки индуктивности проходит через диод свободного хода D1, как показано на рисунке 8 (b). Напряжение коммутационного узла V _{, SW} = 0 В и ток индуктивности L разряжается нагрузкой V _O . Поскольку идеальная катушка индуктивности не может иметь постоянного напряжения в установившемся состоянии, среднее выходное напряжение V _O может быть задано как:

, где T _ON — временной интервал включения в периоде TS переключения.Если соотношение T _ON / T _S определяется как рабочий цикл D, выходное напряжение V _O составляет:

Когда значения катушки индуктивности L фильтра и выходного конденсатора C _O достаточно высоки, выходное напряжение V _O является постоянным напряжением с пульсацией всего в мВ. В этом случае для входного понижающего источника 12 В концептуально рабочий цикл 27,5% обеспечивает выходное напряжение 3,3 В.

Рис. 8. Режимы работы понижающего преобразователя и типичные формы сигналов

Помимо описанного выше подхода к усреднению, есть другой способ вывести уравнение рабочего цикла.Идеальный индуктор не может иметь постоянное напряжение в устойчивом состоянии. Таким образом, он должен поддерживать вольт-секундный баланс катушки индуктивности в течение периода переключения. Согласно форме кривой напряжения индуктора на рисунке 8 для баланса вольт-секунд требуется:

Уравнение (5) совпадает с уравнением (3). Такой же подход балансировки вольт-секунд может использоваться для других топологий постоянного / постоянного тока для получения рабочего цикла по уравнениям V _IN и V _O .

Потери мощности в понижающем преобразователе

Потери проводимости постоянного тока

С идеальными компонентами (нулевое падение напряжения во включенном состоянии и нулевые потери переключения) идеальный понижающий преобразователь имеет 100% КПД.На самом деле рассеивание мощности всегда связано с каждым силовым компонентом. В ИИП есть два типа потерь: потери проводимости постоянного тока и потери переключения переменного тока.

Потери проводимости понижающего преобразователя в основном возникают из-за падений напряжения на транзисторе Q1, диоде D1 и катушке индуктивности L, когда они проводят ток. Чтобы упростить обсуждение, пульсации переменного тока тока индуктора не учитываются в следующем расчете потерь проводимости. Если MOSFET используется в качестве силового транзистора, потери проводимости MOSFET равны I _O ² • R _{DS (ON)} • D, где R _{DS (ON)} — сопротивление MOSFET в открытом состоянии. Q1.Потери мощности проводимости диода равны I _O • V _D • (1 — D), где V _D — прямое падение напряжения на диоде D1. Потери проводимости индуктора равны I _O ² • R _DCR , где R _DCR — сопротивление меди обмотки индуктора. Следовательно, потери проводимости понижающего преобразователя примерно равны:

Например, вход 12 В, 3,3 В / 10 А _MAX выходной понижающий источник питания может использовать следующие компоненты: полевой МОП-транзистор R _{DS (ON)} = 10 мОм, индуктор R _DCR = 2 мОм, прямое напряжение диода В _D = 0.5В. Следовательно, потеря проводимости при полной нагрузке составляет:

Учитывая только потери проводимости, КПД преобразователя составляет:

Приведенный выше анализ показывает, что диод свободного хода потребляет 3,62 Вт потерь мощности, что намного выше, чем потери проводимости полевого МОП-транзистора Q1 и катушки индуктивности L. Для дальнейшего повышения эффективности диод D1 можно заменить на полевой МОП-транзистор Q2, как показано на Рисунок 9. Этот преобразователь называется синхронным понижающим преобразователем. Строб Q2 требует сигналов, дополнительных к затвору Q1, т.е.е., Q2 горит только тогда, когда Q1 выключен. Потери проводимости синхронного понижающего преобразователя:

Если полевой МОП-транзистор R _{DS (ON)} 10 мОм также используется для Q2, потери проводимости и эффективность синхронного понижающего преобразователя будут:

Приведенный выше пример показывает, что синхронный понижающий преобразователь более эффективен, чем традиционный понижающий преобразователь, особенно для приложений с низким выходным напряжением, где рабочий цикл мал, а время проводимости диода D1 велико.

Рисунок 9.Синхронный понижающий преобразователь и его транзисторные сигналы затвора

Коммутационные потери переменного тока

В дополнение к потерям проводимости постоянного тока, существуют другие потери мощности, связанные с переменным током / переключением, из-за неидеальных силовых компонентов:

1. Коммутационные потери MOSFET. Настоящему транзистору требуется время для включения или выключения. Таким образом, во время переходных процессов при включении и выключении возникают перекрытия по напряжению и току, что приводит к коммутационным потерям переменного тока. На рисунке 10 показаны типичные формы сигналов переключения полевого МОП-транзистора Q1 в синхронном понижающем преобразователе.Зарядка и разрядка паразитного конденсатора C _GD верхнего полевого транзистора Q1 с зарядом Q _GD определяют большую часть времени переключения Q1 и связанных потерь. В синхронном понижающем преобразователе потери переключения нижнего полевого транзистора Q2 малы, потому что Q2 всегда включается после того, как его основной диод становится проводящим, и выключается до того, как его основной диод становится проводящим, в то время как падение напряжения на основном диоде невелико. Однако заряд обратного восстановления основного диода Q2 может также увеличить коммутационные потери верхнего полевого транзистора Q1 и может вызвать звон напряжения переключения и шум электромагнитных помех.Уравнение (12) показывает, что потери переключения управляющего полевого транзистора Q1 пропорциональны частоте переключения преобразователя f _S . Точный расчет потерь энергии E _ON и E _OFF для Q1 непрост, но его можно найти в примечаниях к применению поставщиков MOSFET.
   
2. Потери в сердечнике индуктора P _{SW_CORE} . Настоящая катушка индуктивности также имеет потери переменного тока, которые зависят от частоты коммутации. Потери переменного тока в индукторе в основном связаны с потерями в магнитном сердечнике. В высокочастотном ИИП материалом сердечника может быть железный порошок или феррит.Как правило, сердечники из порошкового железа насыщаются мягко, но имеют высокие потери в сердечнике, тогда как ферритовый материал насыщается более резко, но имеет меньшие потери в сердечнике. Ферриты — это керамические ферромагнитные материалы, которые имеют кристаллическую структуру, состоящую из смесей оксида железа с оксидом марганца или цинка. Потери в сердечнике в основном связаны с потерями на магнитный гистерезис. Производитель сердечника или катушки индуктивности обычно предоставляет данные о потерях в сердечнике разработчикам источников питания для оценки потерь в катушке индуктивности переменного тока.
3. Прочие потери, связанные с переменным током.Другие потери, связанные с переменным током, включают потери драйвера затвора P _{SW_GATE} , что равно V _DRV • Q _G • f _S , и мертвое время (когда оба верхнего полевого транзистора Q1 и нижний полевой транзистор Q2 выключены) основной диод потери проводимости, равные (ΔT _ON + ΔT _OFF ) • V _{D (Q2)} • f _S . Таким образом, потери, связанные с переключением, включают: Расчет потерь, связанных с переключением, обычно непросто. Потери, связанные с переключением, пропорциональны частоте переключения f _S .В синхронном понижающем преобразователе 12 В _IN , 3,3 В _O / 10A _MAX потери переменного тока вызывают потерю эффективности от 2% до 5% при частоте переключения 200–500 кГц. Таким образом, общий КПД составляет около 93% при полной нагрузке, что намного лучше, чем у источников LR или LDO. Нагревание или уменьшение размера могут быть близки к 10x.

Рис. 10. Типичная форма сигнала переключения и потери в верхнем полевом транзисторе Q1 понижающего преобразователя

Конструктивные особенности компонентов коммутируемой мощности

Оптимизация частоты коммутации

Как правило, более высокая частота переключения означает меньшие размеры компонентов L и C выходного фильтра _O .В результате размер и стоимость блока питания могут быть уменьшены. Более широкая полоса пропускания также может улучшить переходные характеристики нагрузки. Однако более высокая частота переключения также означает более высокие потери мощности, связанные с переменным током, что требует большего пространства на плате или радиатора для ограничения теплового напряжения. В настоящее время для приложений с выходным током ≥10A большинство понижающих источников работают в диапазоне от 100 кГц до 1 МГц ~ 2 МГц. При токе нагрузки <10 А частота переключения может достигать нескольких МГц. Оптимальная частота для каждой конструкции является результатом тщательного компромисса по размеру, стоимости, эффективности и другим параметрам производительности.

Выбор выходного индуктора

В синхронном понижающем преобразователе пиковый ток пульсации катушки индуктивности можно рассчитать как:

При заданной частоте переключения низкая индуктивность дает большие пульсации тока и приводит к большим пульсациям выходного напряжения. Большой ток пульсации также увеличивает среднеквадратичный ток полевого МОП-транзистора и потери проводимости. С другой стороны, высокая индуктивность означает большой размер индуктора и возможные высокие DCR индуктивности и потери проводимости. Обычно при выборе катушки индуктивности выбирается 10% ~ 60% пульсаций размаха пульсаций по отношению к максимальному коэффициенту постоянного тока.Поставщики индукторов обычно указывают номинальные значения DCR, RMS (нагрева) и тока насыщения. Важно рассчитать максимальный постоянный ток и пиковый ток катушки индуктивности в пределах максимальных характеристик производителя.

Выбор силового полевого МОП-транзистора

При выборе полевого МОП-транзистора для понижающего преобразователя сначала убедитесь, что его максимальное значение V _DS выше, чем напряжение питания V _{IN (MAX)} с достаточным запасом. Однако не выбирайте полевой транзистор с чрезмерно высоким номинальным напряжением.Например, для источника питания _{IN (MAX)} 16 В хорошо подойдет полевой транзистор с номинальным напряжением 25 или 30 В. Номинальное напряжение полевого транзистора 60 В может быть чрезмерным, поскольку сопротивление полевого транзистора в открытом состоянии обычно увеличивается с увеличением номинального напряжения. Далее, двумя наиболее важными параметрами являются сопротивление в открытом состоянии полевого транзистора R _{DS (ON)} и заряд затвора Q _G (или Q _GD ). Обычно существует компромисс между зарядом затвора Q _G и сопротивлением в открытом состоянии R _{DS (ON)} . Как правило, полевой транзистор с небольшим кремниевым кристаллом имеет низкий Q _G , но высокое сопротивление в открытом состоянии R _{DS (ON)} , тогда как полевой транзистор с большим кремниевым кристаллом имеет низкий R _{DS (ON)} , но большой Q _{. G} .В понижающем преобразователе верхний полевой МОП-транзистор Q1 принимает как потери проводимости, так и потери переключения переменного тока. Полевой транзистор с низким Q _G обычно требуется для Q1, особенно в приложениях с низким выходным напряжением и малым рабочим циклом. Синхронный полевой транзистор Q2 на нижней стороне имеет небольшие потери переменного тока, потому что он обычно включается или выключается, когда его напряжение V _DS близко к нулю. В этом случае низкое значение R _{DS (ON)} более важно, чем Q _G для синхронного полевого транзистора Q2. Когда один полевой транзистор не может справиться с полной мощностью, несколько полевых МОП-транзисторов могут использоваться параллельно.

Выбор входного и выходного конденсатора

Во-первых, следует выбирать конденсаторы с достаточным снижением номинального напряжения.

Входной конденсатор понижающего преобразователя имеет пульсирующий ток переключения с большой пульсацией. Следовательно, входной конденсатор следует выбирать с достаточным среднеквадратичным значением пульсационного тока, чтобы обеспечить его срок службы. Обычно на входе параллельно используются алюминиевые электролитические конденсаторы и керамические конденсаторы с низким ESR.

Выходной конденсатор определяет не только пульсации выходного напряжения, но и переходные характеристики нагрузки.Пульсации выходного напряжения можно рассчитать по уравнению (15). Для высокопроизводительных приложений важны как ESR, так и общая емкость, чтобы минимизировать пульсации выходного напряжения и оптимизировать переходные характеристики нагрузки. Обычно хорошим выбором являются танталовые конденсаторы с низким ESR, полимерные конденсаторы с низким ESR и многослойные керамические конденсаторы (MLCC).

Замкнуть контур регулирования обратной связи

Есть еще один важный этап проектирования импульсного источника питания — замыкание контура регулирования с помощью схемы управления с отрицательной обратной связью.Обычно это гораздо более сложная задача, чем использование LR или LDO. Это требует хорошего понимания поведения контура и конструкции компенсации, чтобы оптимизировать динамические характеристики с помощью стабильного контура.

Малосигнальная модель понижающего преобразователя

Как объяснено выше, переключающий преобразователь меняет свой рабочий режим в зависимости от состояния переключателя ON или OFF. Это дискретная и нелинейная система. Для анализа контура обратной связи с помощью линейного метода управления необходимо линейное моделирование малых сигналов [1] [3].Из-за выходного фильтра L-C линейная передаточная функция малого сигнала от рабочего цикла D до выхода V _O фактически является системой второго порядка с двумя полюсами и одним нулем, как показано в уравнении (16). На резонансной частоте выходной катушки индуктивности и конденсатора расположены двойные полюса. Есть ноль, определяемый выходной емкостью и ESR конденсатора.

Управление в режиме напряжения и управление в режиме тока

Выходное напряжение может регулироваться замкнутой системой, показанной на рисунке 11.Например, когда выходное напряжение увеличивается, напряжение обратной связи V _FB увеличивается, а выходной сигнал усилителя ошибки отрицательной обратной связи уменьшается. Так рабочий цикл уменьшается. В результате выходное напряжение снижается до V _FB = V _REF . Схема компенсации ошибок операционного усилителя может быть схемой усилителя с обратной связью типа I, типа II или типа III [3] [4]. Есть только один контур управления для регулирования выхода. Эта схема называется режимом управления напряжением.Analog Devices LTC3775 и LTC3861 являются типичными понижающими контроллерами в режиме напряжения.

Рис. 11. Блок-схема понижающего преобразователя с управлением по напряжению

На рисунке 12 показан синхронный понижающий источник питания от 5 до 26 В на входе и на выходе 1,2 В / 15 А с использованием понижающего контроллера режима напряжения LTC3775. Благодаря передовой архитектуре ШИМ-модуляции LTC3775 и очень низкому (30 нс) минимальному времени включения, источник питания хорошо работает для приложений, которые преобразуют высоковольтный автомобильный или промышленный источник питания до уровня 1.Низкое напряжение 2 В, необходимое для современных микропроцессоров и программируемых логических микросхем. Для приложений высокой мощности требуются многофазные понижающие преобразователи с разделением тока. При управлении в режиме напряжения требуется дополнительная петля распределения тока для балансировки тока между параллельными понижающими каналами. Типичным методом разделения тока для управления режимом напряжения является метод ведущего ведомого устройства. LTC3861 является таким контроллером режима напряжения PolyPhase ^® . Его очень низкое (± 1,25 мВ) смещение считывания тока делает распределение тока между параллельно включенными фазами очень точным, чтобы сбалансировать тепловую нагрузку.[10]

Рис. 12. Синхронный понижающий источник питания LTC3775 в режиме напряжения обеспечивает высокий коэффициент понижения

Управление в режиме тока использует два контура обратной связи: внешний контур напряжения, аналогичный контуру управления преобразователей, управляемых режимом напряжения, и внутренний контур тока, который возвращает сигнал тока в контур управления. На рисунке 13 показана концептуальная блок-схема понижающего преобразователя с управлением в режиме пикового тока, который непосредственно измеряет выходной ток катушки индуктивности. В режиме управления по току ток катушки индуктивности определяется ошибочным выходным напряжением операционного усилителя.Катушка индуктивности становится источником тока. Следовательно, передаточная функция от выхода операционного усилителя, V _C , до подачи выходного напряжения V _O становится однополюсной системой. Это значительно упрощает компенсацию петли. Компенсация контура управления меньше зависит от нулевого ESR выходного конденсатора, поэтому можно использовать все керамические выходные конденсаторы.

Рис. 13. Блок-схема понижающего преобразователя с управлением по току

Есть много других преимуществ от текущего управления режимом.Как показано на рисунке 13, поскольку пиковый ток катушки индуктивности ограничивается операционным усилителем V _C по циклу, система с контролем режима тока обеспечивает более точное и быстрое ограничение тока в условиях перегрузки. Пусковой ток индуктора также хорошо контролируется во время запуска. Кроме того, ток катушки индуктивности не изменяется быстро при изменении входного напряжения, поэтому источник питания имеет хорошие характеристики переходных процессов в линии. Когда несколько преобразователей подключены параллельно, с управлением режимом тока, также очень легко распределять ток между источниками, что важно для надежных приложений с высоким током, использующих понижающие преобразователи PolyPhase.В общем, преобразователь, управляемый режимом тока, более надежен, чем преобразователь, управляемый режимом напряжения.

Решение схемы управления текущим режимом должно точно определять ток. Сигнал измерения тока обычно представляет собой слабый сигнал с уровнем в несколько десятков милливольт, чувствительный к шуму переключения. Следовательно, необходима правильная и тщательная разводка печатной платы. Токовая петля может быть замкнута путем измерения тока катушки индуктивности через чувствительный резистор, падения напряжения DCR на катушке индуктивности или падения напряжения проводимости полевого МОП-транзистора.Типичные контроллеры текущего режима включают в себя Analog Devices LTC3851A, LTC3855, LTC3774 и LTC3875.

Постоянная частота и постоянное время включения

Типичные схемы режима напряжения и режима тока в разделе «Управление в режиме напряжения по сравнению с управлением в режиме тока» имеют постоянную частоту переключения, генерируемую внутренними тактовыми генераторами контроллера. Эти контроллеры с постоянной частотой коммутации можно легко синхронизировать, что является важной особенностью понижающих контроллеров PolyPhase с высоким током. Однако, если переходный процесс повышения нагрузки происходит сразу после выключения затвора Q1 управляющего полевого транзистора, преобразователь должен ждать все время выключения Q1 до следующего цикла, чтобы отреагировать на переходный процесс.В приложениях с небольшими рабочими циклами задержка в наихудшем случае близка к одному циклу переключения.

В таких приложениях с малым рабочим циклом управление режимом постоянного тока впадины с постоянным включением имеет меньшую задержку, чтобы реагировать на переходные процессы повышения нагрузки. В установившемся режиме частота переключения понижающих преобразователей с постоянным временем включения практически постоянна. В случае переходного процесса частота переключения может быстро измениться, чтобы ускорить переходный процесс. В результате источник питания имеет улучшенные переходные характеристики и выходную емкость, а связанные с этим затраты могут быть снижены.

Однако при постоянном контроле по времени частота коммутации может изменяться в зависимости от линии или нагрузки. LTC3833 — это понижающий контроллер в режиме минимального тока с более сложной архитектурой с контролируемым включением по времени — вариант архитектуры управления с постоянным включением с той разницей, что время включения регулируется таким образом, что частота переключения остается постоянной в течение стабильного этапа. условия в линии и под нагрузкой. С этой архитектурой контроллер LTC3833 имеет минимальное время включения 20 нс и позволяет понижать приложения с 38 В _IN до 0.6В _О . Контроллер можно синхронизировать с внешними часами в диапазоне частот от 200 кГц до 2 МГц. На рисунке 14 показан типичный блок питания LTC3833 с входным напряжением от 4,5 В до 14 В и выходом 1,5 В / 20 А. [11] На рис. 15 показано, что источник питания может быстро реагировать на внезапные переходные процессы нагрузки с высокой скоростью нарастания напряжения. Во время переходного процесса при повышении нагрузки частота переключения увеличивается, чтобы обеспечить более быстрый переходный процесс. Во время переходного процесса понижения нагрузки рабочий цикл падает до нуля. Следовательно, только выходная катушка индуктивности ограничивает скорость нарастания тока.В дополнение к LTC3833, для нескольких выходов или приложений PolyPhase, контроллеры LTC3838 и LTC3839 обеспечивают быстрые переходные многофазные решения.

Рис. 14. Быстродействующий источник питания с контролируемым постоянным током с использованием LTC3833

Рис. 15. Блок питания LTC3833 обеспечивает быстрое реагирование во время переходных процессов с быстрым скачком нагрузки

Полоса пропускания и стабильность контура

Хорошо спроектированный SMPS работает бесшумно как в электрическом, так и в акустическом отношении. Это не относится к недокомпенсированной системе, которая обычно нестабильна.Типичные симптомы недокомпенсированного источника питания включают: слышимый шум от магнитных компонентов или керамических конденсаторов, дрожание формы волны переключения, колебания выходного напряжения и т. Д. Сверхкомпенсированная система может быть очень стабильной и тихой, но за счет медленного переходного отклика. Такая система имеет частоту кроссовера контура на очень низких частотах, обычно ниже 10 кГц. Конструкции с медленными переходными процессами требуют чрезмерной выходной емкости для соответствия требованиям регулирования переходных процессов, что увеличивает общую стоимость и размер источника питания.Оптимальная конструкция компенсации контура является стабильной и бесшумной, но не требует чрезмерной компенсации, поэтому она также имеет быструю реакцию для минимизации выходной емкости. В статье Analog Devices AN149 подробно объясняются концепции и методы моделирования силовых цепей и контуров контуров [3]. Моделирование слабых сигналов и разработка компенсации контура могут быть трудными для неопытных разработчиков источников питания. Инструмент разработки Analog Devices LTpowerCAD ^™ обрабатывает сложные уравнения и делает проектирование источника питания, особенно компенсации контура, гораздо более простой задачей [5] [6].Инструмент моделирования LTspice ^® объединяет все модели деталей Analog Devices и обеспечивает дополнительное моделирование во временной области для оптимизации конструкции. Однако стендовые испытания / проверка стабильности контура и переходных характеристик обычно необходимы на стадии прототипа.

В общем, производительность замкнутого контура регулирования напряжения оценивается двумя важными значениями: шириной полосы контура и запасом устойчивости контура. Полоса пропускания контура количественно определяется частотой кроссовера f _C , при которой коэффициент усиления контура T (s) равен единице (0 дБ).Запас устойчивости контура обычно количественно определяется запасом по фазе или запасом по усилению. Запас по фазе контура Φ _м определяется как разница между общей фазовой задержкой T (s) и –180 ° на частоте кроссовера. Запас усиления определяется разницей между усилением T (s) и 0 дБ на частоте, где общая фаза T (s) равна –180 °. Для понижающего преобразователя обычно считается достаточным запас по фазе 45 градусов и запас усиления 10 дБ. На рисунке 16 показан типичный график Боде коэффициента усиления контура для трехфазного понижающего преобразователя LTC3829 12V _IN в 1V _O / 60A.В этом примере частота кроссовера составляет 45 кГц, а запас по фазе — 64 градуса. Запас усиления близок к 20 дБ.

Рис. 16. Средство проектирования LTpowerCAD обеспечивает простой способ оптимизации компенсации контура и переходной характеристики нагрузки (трехфазный понижающий преобразователь LTC3829 с одним выходом).

Понижающий преобразователь PolyPhase для сильноточных приложений

По мере того, как системы обработки данных становятся быстрее и крупнее, их процессорам и модулям памяти требуется больше тока при постоянно уменьшающемся напряжении.При таких высоких токах требования к источникам питания увеличиваются. В последние годы синхронные понижающие преобразователи PolyPhase (многофазные) широко используются для источников питания высокого тока и низкого напряжения благодаря их высокой эффективности и равномерному распределению тепла. Кроме того, с чередованием нескольких фаз понижающего преобразователя можно значительно снизить ток пульсаций как на входе, так и на выходе, что приведет к сокращению входных и выходных конденсаторов, а также к уменьшению пространства на плате и стоимости.

В понижающих преобразователях PolyPhase точное определение и разделение тока становятся чрезвычайно важными.Хорошее распределение тока обеспечивает равномерное распределение тепла и высокую надежность системы. Из-за присущей им способности распределения тока в установившемся состоянии и во время переходных процессов обычно предпочтительны баксы с регулируемым режимом тока. Analog Devices LTC3856 и LTC3829 — типичные понижающие контроллеры PolyPhase с точным измерением и распределением тока. Несколько контроллеров могут быть подключены последовательно для 2-, 3-, 4-, 6- и 12-фазных систем с выходным током от 20A до более 200A.

Рисунок 17.Трехфазный понижающий преобразователь с одним напряжением питания _или , использующий LTC3829

Другие требования к высокопроизводительному контроллеру

От высокопроизводительного понижающего контроллера требуется множество других важных функций. Плавный пуск обычно необходим для управления пусковым током во время пуска. Ограничение перегрузки по току и фиксация короткого замыкания могут защитить источник питания, когда выход перегружен или закорочен. Защита от перенапряжения защищает дорогостоящие нагрузочные устройства в системе.Чтобы минимизировать системные электромагнитные помехи, иногда контроллер необходимо синхронизировать с внешним тактовым сигналом. Для низковольтных и сильноточных приложений дистанционное измерение дифференциального напряжения компенсирует падение напряжения на сопротивлении печатной платы и точно регулирует выходное напряжение на удаленной нагрузке. В сложной системе с множеством шин выходного напряжения также необходимы последовательность и отслеживание различных шин напряжения.

Схема расположения печатной платы

Выбор компонентов и схематическое проектирование — это только половина процесса проектирования поставки.Правильная разводка печатной платы импульсного источника питания всегда имеет решающее значение. На самом деле его важность невозможно переоценить. Хорошая компоновка оптимизирует эффективность питания, снижает тепловую нагрузку и, что наиболее важно, сводит к минимуму шум и взаимодействие между дорожками и компонентами. Для этого разработчику важно понимать пути прохождения тока и потоки сигналов в импульсном источнике питания. Обычно для получения необходимого опыта требуются значительные усилия. См. Примечания по применению 136 и 139 Analog Devices для подробного обсуждения.[7] [9]

Выбор различных решений — дискретные, монолитные и интегрированные поставки

На уровне интеграции системные инженеры могут решить, какое решение выбрать: дискретный, монолитный или полностью интегрированный силовой модуль. На рис. 18 показаны примеры дискретных и силовых модулей для типичных приложений с питанием от точки нагрузки. Дискретное решение использует микросхему контроллера, внешние полевые МОП-транзисторы и пассивные компоненты для создания источника питания на системной плате. Основной причиной выбора дискретного решения является низкая стоимость спецификации компонентов.Однако это требует хороших навыков проектирования источников питания и относительно длительного времени разработки. В монолитном решении используется ИС со встроенными силовыми полевыми МОП-транзисторами, чтобы еще больше уменьшить размер решения и количество компонентов. Это требует аналогичных дизайнерских навыков и времени. Полностью интегрированное решение с силовым модулем может значительно сократить усилия по проектированию, время разработки, размер решения и риски, связанные с проектированием, но обычно с более высокой стоимостью компонентов спецификации.

Рисунок 18. Примеры (а) дискретного входа _{IN на 12 В с} по 3.Питание 3V / 10A LTC3778; (b) Полностью интегрированный 16V _IN , двойной 13A или одиночный 26A LTM4620 µModule ^® понижающий регулятор

Другие основные неизолированные топологии ИИП постоянного / постоянного тока

В этой заметке по применению понижающие преобразователи используются в качестве простого примера, демонстрирующего особенности проектирования SMPS. Однако существует как минимум пять других базовых топологий неизолированных преобразователей (повышающие, понижающие / повышающие, преобразователи Cuk, SEPIC и Zeta) и как минимум пять основных топологий изолированных преобразователей (обратноходовой, прямой, двухтактный, полумостовой и полный мост. ), которые не рассматриваются в данном примечании по применению.Каждая топология имеет уникальные свойства, которые делают ее подходящей для конкретных приложений. На рисунке 19 показаны упрощенные схемы для других неизолированных топологий SMPS.

Рисунок 19. Другие основные топологии неизолированных преобразователей постоянного тока в постоянный

Существуют и другие неизолированные топологии SMPS, которые представляют собой комбинации базовых топологий. Например, на рисунке 20 показан высокоэффективный синхронный повышающий / понижающий преобразователь с 4 переключателями на основе контроллера режима тока LTC3789. Он может работать с входными напряжениями ниже, равными или выше выходного напряжения.Например, вход может быть в диапазоне от 5 В до 36 В, а выход может быть регулируемым 12 В. Эта топология представляет собой комбинацию синхронного понижающего преобразователя и синхронного повышающего преобразователя, совместно использующих одну катушку индуктивности. Когда V _IN > V _OUT , переключатели A и B работают как активный синхронный понижающий преобразователь, в то время как переключатель C всегда выключен, а переключатель D всегда включен. Когда V _IN OUT , переключатели C и D работают как активный синхронный повышающий преобразователь, в то время как переключатель A всегда включен, а переключатель B всегда выключен.Когда V _IN близок к V _OUT , все четыре переключателя работают активно. В результате этот преобразователь может быть очень эффективным, с КПД до 98% для типичного приложения с выходом 12 В. [12] Контроллер LT8705 расширяет диапазон входного напряжения до 80 В. Чтобы упростить конструкцию и увеличить удельную мощность, LTM4605 / 4607/4609 дополнительно интегрируют сложный понижающий / повышающий преобразователь в простой в использовании силовой модуль высокой плотности. [13] Их можно легко использовать параллельно с распределением нагрузки для приложений с высокой мощностью.

Рис. 20. Высокоэффективный понижающий-повышающий преобразователь с 4 переключателями работает при входном напряжении ниже, равном или выше выходного напряжения

Сводка

Таким образом, линейные регуляторы просты и удобны в использовании. Поскольку их транзисторы последовательного регулирования работают в линейном режиме, эффективность питания обычно низкая, когда выходное напряжение намного ниже входного. Как правило, линейные регуляторы (или LDO) имеют низкие пульсации напряжения и быструю переходную характеристику. С другой стороны, SMPS работают с транзистором как с переключателем и поэтому обычно намного эффективнее линейных регуляторов.Однако проектирование и оптимизация SMPS более сложны и требуют больше знаний и опыта. Каждое решение имеет свои преимущества и недостатки для конкретных приложений.

использованная литература

[1] В. Ворпериан, «Упрощенный анализ преобразователей ШИМ с использованием модели переключателя ШИМ: части I и II», IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, март 1990 г., Vol. 26, №2.

[2] Р.Б. Ридли, Б. Х. Чо, Ф. К. Ли, «Анализ и интерпретация коэффициентов усиления контуров коммутационных регуляторов с многоконтурным управлением», IEEE Transactions on Power Electronics, стр. 489-498, октябрь 1988 г.

[3] Х. Чжан, «Моделирование и конструкция с компенсацией контура импульсных источников питания», Примечания по применению линейной технологии AN149, 2015.

[4] Х. Дин Венейбл, «Оптимальная конструкция усилителя обратной связи для систем управления», Технический документ Венейбл.

[5] Х. Чжан, «Проектирование источников питания за пять простых шагов с помощью LTpowerCAD Design Tool», Примечания по применению линейных технологий AN158, 2015.

[6] Инструмент проектирования LTpowerCAD ^™ на сайте www.linear.com/LTpowerCAD.

[7] Х. Чжан, «Рекомендации по компоновке печатной платы для неизолированных импульсных источников питания», Примечание по применению 136, Linear Technology Corp., 2012.

[8] Р. Доббкин, «Регулятор с малым падением напряжения может быть напрямую подключен для распространения тепла», LT Journal of Analog Innovation, октябрь 2007 г.

[9] К. Куек, «Схема источника питания и электромагнитные помехи», Примечания по применению линейной технологии AN139, 2013.

[10] М.Субраманиан, Т. Нгуен и Т. Филлипс, «Измерение тока DCR субмиллиомом с точным распределением многофазного тока для сильноточных источников питания», LT Journal, январь 2013 г.

[11] Б. Абесинга, «Быстрый и точный понижающий DC / DC-контроллер напрямую преобразует 24 В в 1,8 В при 2 МГц», LT Journal, октябрь 2011 г.

[12] Т. Бьорклунд, «Высокоэффективный четырехконтактный понижающий и повышающий контроллер обеспечивает точное ограничение выходного тока», примечания по проектированию линейной технологии 499.

[13] Дж. Сан, С. Янг и Х.Чжан, «Регулятор µModule подходит (почти) к полному решению Buck-Boost с размерами 15 мм × 15 мм × 2,8 мм для VOUT от 4,5 В-36 В до 0,8 В-34 В», LT Journal, март 2009 г.

0–50 В, 0– Схема двойного переменного переменного тока на 10 ампер

Привет всем,

Я построил источник питания Swagatams и хочу внести свой вклад в это описание моего подхода. Если я укажу на некоторые проблемы, это отнюдь не означает, что я критикую Свагатам. Я очень уважаю людей, публикующих что-то бесплатно, и даже больше, когда они поддерживают свой проект так же тщательно, как Swagatam.Это мой опыт настройки.

Так вот, у меня был очень хороший настольный блок питания, который точно регулируется до мВ и мА. Проблема была в том, что он имеет только + -15 В на 3 А, и у меня было несколько случаев, когда мне нужно было больше, + -30 В на 1-2 А было бы неплохо. Еще одним важным требованием была защита от сверхтоков. В комплекте идет дизайн Swagatams.

В собранном виде он делает то, что и следовало ожидать. Я запускаю его с + -42В при 3А. Регулировка напряжения и тока немного грубовата, но это не имеет значения, поскольку это единица «ворчания».

Какие детали я использовал? Это может быть хорошо известный трюк, но на самом деле я выпотрошил старый ресивер Denon AV 5.1. Старые без HDMI выбрасываются, а когда повезет, можно получить очень дешево. У меня было 10 долларов, правда, со сгоревшими выходами.
Что вы от этого получите? Мощный трансформатор, радиатор, способный на многое. И 2, может быть 4 конденсатора фильтра, рассчитанные на напряжение, поступающее от трансформатора. Это, безусловно, самые дорогие части нашего проекта. Если вам повезет, вы получите вентиляторы, ножки, кастрюли, силиконовые термопрокладки и множество других полезных деталей.

Я разработал печатную плату с KiCad, чтобы она соответствовала корпусу, который у меня был от другого заброшенного проекта. Он идеально подходил к креплению и был очень дешево изготовлен JLCPCB.
Это можно было сделать на прототипной плате, но мне нравится оттачивать свои навыки работы с KiCad.

На печатной плате я добавил небольшой регулируемый источник питания на 12 В от другой вторичной обмотки AV-трансформатора, опять же с использованием розеток, выпрямителя, колпачков и регулятора, взятых от Denon.
Я также добавил небольшую схему с использованием триггера 4013, который включается и выключается при нажатии кнопки для переключения реле и активации светодиода.Это необходимо для легкого отключения нагрузки.

В корпусе смонтирована плата контроллера вентилятора с вентилятором с регулируемой температурой. Их можно дешево купить на eBay, и у меня их было несколько. Для этого я использовал 8-сантиметровый ШИМ-вентилятор от старого ПК. Он также получает питание от небольшого блока питания 12 В.

Затем я добавил два вольт / амперметра. Опять же, эти измерители панельного типа дешевы на eBay. Они не очень точны, но достаточно хороши для моих нужд. Они тоже получали питание от 12 вольт.
Я обнаружил, что эти дешевые счетчики измеряют только положительное напряжение.И они получают свою ссылку от земли амперметра. Это сработало для положительной части проекта, но при подключении обратной стороны к отрицательной, все не работало или закорачивалось. Решение заключалось в том, чтобы дать отрицательному счетчику собственное питание 12 В, чтобы он был отделен от остальных и мог установить свое собственное заземление. Поэтому я добавил небольшой регулируемый источник питания на 12 В от резервного трансформатора Denon, построенного на прототипной плате. Счетчик потребляет всего 15 мА.

При всем этом питание работало, но у меня были проблемы с токоограничивающим потенциалом P1 конструкции.Это ничего не дало. Однако одинокий R4 отлично справляется со своей задачей. После нескольких бесплодных попыток я отказался от этого, снял горшок и реализовал 6-позиционный двухполюсный селектор для включения 6 различных R4, что дало мне ограничение тока 0,1, 0,2, 0,5, 1, 3 и 5 ампер. Обратите внимание, что мой переключатель рассчитан на 5 ампер, но при переключении только 150 мА. При изменении текущей настройки защиты необходимо отключить нагрузку.

Тестирование положительного результата продолжено. Выпрямленное напряжение без нагрузки 48 вольт, с нагрузкой 42.Между прочим, крупные производители не так щедры со своими ограничениями по напряжению, как Svagatam, экономя там несколько копеек. Крышки фильтров в Denon имели 10000 мкФ при 50 В. Близко, но работает. Когда я проверил полные 42 вольта с током примерно 3 ампера, волшебный дым вышел и сгорел предохранитель.

Расследование показало, что сгорел R2. Это произошло, потому что BC546 T3 не выдержал нагрузки и закоротил.