Лабораторный блок питания 0-30В 3А

Вниманию читателя представлена схема полноценного лабораторного блока питания с регулировкой выходного напряжения и тока, а также с защитой от короткого замыкания на выходе. Данный лабораторный блок может полезно служить в качестве источника питания для запуска, проверки и ремонта различных устройств или для зарядки различных аккумуляторов. Лабораторный блок может обеспечить выходным током до 3А и напряжением до 30В.

Технические характеристики

Напряжение питания (AC) ….. ~12-24В

Собственный ток потребления ….. менее 10мА

Выходной ток ….. 10мА-3А

Схема лабораторного блока питания

Принцип работы схемы

Питание схемы двухполярное. Основное плечо (положительное) выпрямляется диодным мостом VD2, второе плечо (отрицательное), которым питаются ОУ U1 и U3, выпрямляется диодами VD1 и VD4. Также отрицательное плечо имеет стабилизацию -5.6В, которая обеспечивается стабилитроном VD5. Служит отрицательное плечо для более точной работы при низких входных напряжениях операционных усилителей (меньше 1В). Если на входе ОУ потенциал 0.2В относительно GND, то относительно отрицательной шины он будет уже 5.8В, что обеспечит меньшую погрешность и меньшие пульсации при усилении.

Источник опорного напряжения выполнен на операционном усилителе U2. За счет положительной обратной связи, организованной резистором R12, ОУ самовозбуждается. На его выходе начинает происходить рост напряжения до тех пор, пока на инвертирующем и неинвертирующем входах уровень сигналов не сравняется. Это произойдет тогда, когда на выходе U2 напряжение достигнет 11.2В. На входах в этот момент, за счет резистивных делителей, будет по 5.6В. Потенциал 11.2В будет опорным и стабильным (неизменным) при изменении входного напряжения.

Регулировка напряжения лабораторного блока осуществляется с помощью переменного резистора RV2, который включен как потенциометр. Изменяя положение его ползунка, происходит деление опорного потенциала на неинвертирующем входе U3. На инвертирующий вход U3 через делитель R21R15 подается напряжение с выхода лабораторного блока питания. Изменяя опорное напряжение, будет происходить изменение выходного напряжения U3, которое поступает на эмиттерный повторитель. Эмиттерный повторитель состоит из транзисторов VT3 и VT4 включенных по схеме Дарлингтона, для увеличения коэффициента усиления. Транзистор Дарлингтона регулирует выходное напряжение лабораторного блока питания.

Ограничение по току лабораторного блока питания осуществляется потенциометром RV1. Потенциометр задает уровень опорного потенциала на неинвертирующем входе U1. На инвертирующий вход подается потенциал с датчика тока, в роли которого выступает шунт R20R23. Операционный усилитель U1 включен как компаратор. Когда на датчике тока а, следовательно, и на инвертирующем входе U1, напряжение станет больше чем на неинвертирующем входе, тогда на выходе U1 появиться отрицательный потенциал, который через диод VD7 поступит на 3 вывод U3, изменив его опорный потенциал. Таким образом, ограничение тока лабораторного блока питания обеспечивается через регулировку напряжения. Также отрицательный потенциал поступит на базу VT1 через делитель R4R5 и транзистор откроется, потечет коллекторный ток через резистор R3 и светодиод VD3, который засветится, обозначив включение режима ограничения тока.

 

 

Защита от КЗ срабатывает через ограничение по току. Резистор R11, включенный в делитель напряжения R8, RV1 и R11, не позволит задать большой порог срабатывания (более 3А) компаратора U1 даже при максимальном сопротивлении потенциометра RV1. Я установил шунт R20R23 общим сопротивлением 0.75Ома, поэтому ток КЗ у меня ограничивается в пределе 2.8 Ампер. Для уменьшения тока короткого замыкания нужно увеличить сопротивление R20R23.

Подстроечным резистором RV3 выставляется ноль на выходе лабораторного блока.

Компоненты лабораторного блока питания

Все номиналы компонентов указаны на схеме. Операционные усилители можно заменить на TL081, LM741.

Элементы VT3, VT4 и VD2 необходимо установить на радиатор. Если корпус ЛБП пластиковый, то изолировать элементы от теплоотвода нет необходимости. Если корпус металлический, то изолировать обязательно, так как коллекторы, а значит и фланцы VT3 и VT4 соединены с положительной шиной питания.

Площадь поверхности теплоотвода будет зависеть от выходного тока, при котором будет эксплуатироваться лабораторный блок питания. Так при эксплуатации его на токах до 3А необходим радиатор с площадью поверхности 600см². Также, чем больше разность между входным и выходным напряжениями, тем больше тепла будет рассеиваться на силовом транзисторе.

Выбор трансформатора

К выбору трансформатора для этого лабораторного блока нужно отнестись ответственно.

Напряжение вторичной обмотки не должно превышать 24В переменного тока. Связано это с максимальным напряжением питания операционных усилителей TL071 (TL081), которое находится в пределах ±18В (для однополярного напряжения +36В). Выпрямленное напряжение на конденсаторе C3 (без нагрузки) будет в 1.41 раз больше переменного. Так для трансформатора с вторичной обмоткой 24В выпрямленное напряжение будет приблизительно +34В. Также по схеме видно, что минусовые выводы питания операционных усилителей U1 и U3 соединены не с общей шиной, а с отрицательным плечом -5.6В, которое организовано элементами VD1, VD4, R6, C4 и VD5. Таким образом, питание U1 и U3 осуществляется от +39.5В относительно отрицательного плеча, что уже на пределе возможностей TL071 и TL081. При нагрузке блока питания напряжение просядет, но все же…

Поэтому, выходное напряжение трансформатора для данного лабораторного блока ни в коем случае не должно превышать 24В переменного тока, входное не должно быть ниже 12В, так как опорный потенциал на выходе U2 равен удвоенному напряжению стабилитрона VD6 (5.6В), то есть 11.2 Вольта.

Выходной ток трансформатора должен соответствовать выходной нагрузке лабораторного блока. Если он будет эксплуатироваться на токах до 3А, то и ток вторичной обмотки должен быть не ниже 3А.

Печатная плата лабораторного блока питания СКАЧАТЬ

Сборка блока питания с регулировкой тока/напряжения своими руками

Вот очередная версия лабораторного блока питания с напряжением от 0 до 30 В и регулировкой потребляемого тока 0-2 А, что всегда бывает полезно, когда используется БП для настройки самодельных схем или когда они неизвестные приборы запускаются в первый раз.

Схема ИП с регулировкой тока и напряжения

Сама схема питания — это популярный комплект из таких элементов:

1. Сам регулируемый стабилизатор, в котором заменен T1 — BC337 на BD139, T2 — BD243 на BD911
2. D1-D4 — диоды 1N4001 заменены на RL-207
3. C1 — 1000 мкФ / 40 В заменен на 4700 мкФ / 50 В
4. D6, D7 — 1N4148 на 1N4001

У используемого трансформатора есть напряжения: 25 В, 2 А и 12 В, которое полезно для управления вентилятором, охлаждающим радиатор и силовые диоды на панели. Для этого была создана небольшая плата с мостовым выпрямителем, фильтрующими конденсаторами и стабилизатором LM7812 (с радиатором).

Внутри корпуса лабораторного источника питания размещены трансформатор, плата самого регулируемого блока питания, платы стабилизаторов — 12 В и 24 В, радиатор с охлаждающим вентилятором (запускается при 50 С).

На передней части корпуса установлены выключатель, три светодиода, информирующих о состоянии блока питания (сеть 220 В, включение вентилятора и защита — ограничение тока или короткое замыкание), синие и красные LED дисплеи с наклеенной на них затемняющей пленкой. Рядом с дисплеями расположены регулирующие потенциометры, а справа выводы питания. На задней части корпуса имеется разъем для сети, предохранитель и охлаждающий вентилятор 60×60 мм.

Что касается индикаторных дисплеев, они показывают:

• синий — текущее напряжение в вольтах
  V
• красный — текущий ток в амперах A

Источник питания получился реально удобный и надёжный. Вся сборка заняла несколько дней. Что касается охлаждения, оно включается только при высокой нагрузке и то на короткое время, примерно на пару минут.

С этим БП удобно работать даже при слабом освещении, так как яркости индикаторов хватает с головой. Если хотите повысить ток до 3-4 ампера, выбирайте трансформатор по-мощнее и транзисторы регулятора, с хорошим запасам по току. Ещё пару неплохих схем источников питания смотрите по ссылкам:

Схема блок питания на tl494 с регулировкой напряжения и тока

Представляем схему импульсного самодельного блока питания на микросхеме

tl494 с возможностью регулировки выдаваемого напряжения и тока. Такой блок питания обычно называют лабораторным блоком питания потому что при помощи него можно запитать как низковольтные маломощные потребители так и зарядить аккумулятор. Такой блок питания может выдать 30 Вольт при силе тока до 10 А.

Составные части импульсного блок питания на tl494

Блок питания можно разделить на 3 части:

1. Внутренний блок питания

Это блоки питания необходим для запитки вентилятора охлаждения, шим контроллера и вольтамперметра. Сюда подойдет любой блок питания с небольшой мощностью. Лучше конечно не собирать свой а использовать готовые решения, к примеру можно взять AC-DC преобразователь.

2 Блок управления.

Блок состоит из микросхемы TL494 и драйвера на 4-х транзисторах.

Схема включения TL494 получается очень простая, такая схема подключения довольно распространена у радиолюбителей. При помощи резистора R4 осуществляется регулировка напряжения от 0 до максимального значения, а при помощи R2 задается максимальное значение силы тока. Резисторы R11 и R12 можно использовать многооборотные.

Блок управления можно собрать на отдельной плате.

Печатная плата блока управления

3 Силовая часть

Большую часть деталей можно взять из старого блока питания компьютера, входной фильтр, выпрямитель, конденсаторы тоже берем из него.

Далее нам необходимо изготовить трансформатор управления силовыми ключами. Большинство радиолюбителей пугает тот факт что придется изготавливать трансформатор. Но в нашем случае все просто.

Для изготовления трансформатора понадобится колечко R16 x 10 x 4.5 и провод МГТФ 0.07 кв. мм. Провод берем 3 отрезка по 1 метру и делаем 30 витков в 3 провода на кольце.

Дроссель L1 также наматывается на ферритовое кольцо медным проводом длинной 1.5-2 метра и сечением 2 мм. Такая намотка позволят достичь приблизительно требуемой индуктивности.

Во множестве блоков питания есть второй дроссель на ферритовом стрежне, в качестве L2 можно взять его.

Силовой трансформатор тоже берется из блока питания от компьютера, но выходное напряжение будет 20 Вольт. Для того чтобы получить 30 Вольт, силовой трансформатор нужно перемотать. Для больших токов предпочтительнее брать ферритовые кольца.

Схема блок питания на tl494 с регулировкой напряжения и тока

Расчет для нашего блока питания 30 вольт 10 ампер. Трансформатор-донор из компьютерного блока питания оказался 39/20/12:

Печатная плата блок питания

 

Внешний вид готового блока питания

 

 

Схемы самодельных блоков питания (Страница 5)

Мощный лабораторный источник питания 0-25В, 7А

Для настройки, ремонта автоэлектронных и радиотехнических устройств или зарядки аккумуляторных батарей необходимо иметь хороший источник питания. Использование современной схемотехники и элементной базы позволяют сделать в домашних условиях источник питания, по основным техническим…

3 7881 0

Регулируемый импульсный стабилизатор напряжения с ограничением по току (2-25В, 0-5А)

Регулируемый импульсный стабилизатор напряжения с ограничением по току, позволяет не только питать различную аппаратуру стабильным напряжением от 2 до 25 вольт, но и заряжать различные аккумуляторы стабильным током до 5А. Описываемый блок питания позволяет регулировать стабилизированное выходное…

1 5097 0

Источник питания на базе импульсного компьютерного БП (5-15В, 1-10А)

Предлагаемое устройство, помимо неплохих технических характеристик, привлекательно тем, что за его основу взят импульсный блок питания отслужившего свой срок IBM-совместимого персонального компьютера. При этом отпадает необходимость в приобретении многих специфических радиоэлементов, изготовлении…

0 4455 0

Двуполярный источник питания для УНЧ на TDA2030, TDA2040 (18В) Блок питания предназначен для работы с усилителями, выполненными на микросхемах TDA2030, TDA2040, ТСА365, ТСА1365. После дополнения соответствующим сетевым трансформатором блок питания можно использовать для усилителей 2×15 Вт, 15 Вт,2 х 45 Вт. Из доступных в торговле трансформаторов подходят…

4 5899 0

Регулируемый источник питания на LM317T (1-37В 1,5А)

Данный регулируемый источник питания демонстрирует применение интегральной схемы LM317T. Источник в форме модуля может быть использован везде, где требуется напряжение в диапазоне от 1 до 37 В и ток до 1,5 А. Используя его, также можно сконструировать стационарный источник питания с хорошими…

5 5589 2

Регулируемый блок питания на ОУ LM324 (0-30В, 2А)

Регулируемый блок питания является одним из основных устройств в ремонтной мастерской или каждого радиолюбителя. Представленный блок питания, несмотря на простоту конструкции, имеет хорошие характеристики. Он дает возможность плавной регулировкивыходного напряжения от 0 до 30 В, а также плавной…

1 9600 10

Лабораторный источник питания на микросхеме LM324 (0-30 В, 1 А)

Регулируемый источник питания является одним из основных приборов в электронной лаборатории, ателье или на рабочем месте каждого электронщика. Представленный источник, несмотря на простоту конструкции, имеет хорошие характеристики. Он имеет возможность плавной регулировки выходного напряжения в…

0 6702 0

Блок питания автомобильной радиостанции (13.8В, ЗА )

Блок питания предназначен для питания устройств СВ 13,8 В с максимальным током 3 А. Для правильной работы блока питания следует использовать сетевой трансформатор с выходным напряжением 15 В и током, по крайней мере равным току, который дается блоком питания. Монтажный потенциометр служит для…

1 3256 0

Источник питания со стабилизацией на UL7523 (3В)

Представляемый стабилизированный источник питания может служить регулируемым источником постоянного напряжения большой стабильности и малого выходного сопротивления. Схема имеет ограничение по току. Благодаря малому уровню пульсаций блок питанияособенно подходит для питания таких устройств, как…

0 3677 0

Источник питания для гибридного трансивера (на лампах и транзисторах)

Выпрямитель для питания лампово-полупроводникового трансивера обеспечивает наряду с низковольтным напряжением для питания микросхем и относительно высокое напряжение для электронных ламп, устанавливаемых в усилителе мощности передатчика. Источник питания для гибридного …

0 2888 0

 1  2  3  4 5 6  7  8  9  … 14 

Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

Регулируемые импульсные блоки питания с Алиэкпресс. Подборка-путеводитель

Регулируемые блоки питания — широкий класс устройств, в которых может регулироваться хотя бы один параметр выхода: напряжение, ток или порог срабатывания защиты по току.

Но так исторически сложилось, что наиболее продвинутые из них выделились в отдельный класс лабораторных блоков питания, отличающихся хорошими характеристиками выходного напряжения, обязательным наличием регулировки величины выходного напряжения и уровня стабилизации (или ограничения) выходного тока. Кроме этого, они должны обладать и подходящим конструктивом для обеспечения безопасной и удобной работы.

Часто они также обладают дополнительными возможностями: измерением не только напряжения и тока, но и отдаваемой мощности; цифровым управлением, памятью режимов и т.п.

В данной подборке лабораторные блоки питания рассматриваться не будут, а будут рассмотрены более простые устройства, во многих ситуациях, тем не менее, достаточные для проведения ремонтно-испытательных работ или же для постоянного применения совместно с питаемым устройством.

В подборке блоки питания будут рассмотрены в порядке от более простых к более «навороченным».

Указанные в подборке цены — примерные на дату обзора с доставкой в Россию; они могут меняться как в зависимости от курсов валют, так и по воле продавцов.

Импульсный блок питания на 96 Вт со ступенчатой регулировкой выходного напряжения

Этот блок питания внешне похож на стандартный блок питания для ноутбука, и отличается от такового только возможностью переключения выходного напряжения. Если правильно устанавливать напряжение, то, действительно, можно и ноутбуки заряжать (набор переходников — в комплекте).

Он может выдавать напряжения 12, 15, 16, 18, 19, 20 и 24 Вольт.

Допустимый выходной ток для напряжений 20 и 24 В составляет 4 А, для всех остальных — 4.5 А.

Установка выходного напряжения осуществляется переключателем ползункового типа сбоку устройства; а индикация — семью светодиодами на верхней поверхности.

Посмотреть изображение в увеличенном виде.

Цена блока — около $14.5.

Импульсные блоки питания на напряжение 3 В — 24 В мощностью 24 Вт

Серия простых блоков питания небольшой мощности с плавной регулировкой выходного напряжения и встроенным вольтметром.

Блоки выпускаются в трёх вариантах: 3-24 В/1 А; 9-24 В/1 А; 3-12 В/2 А.

Габариты: 118*50*31 мм.

Цена — около $8 в зависимости от модификации.

Импульсный блок питания на напряжение 3 В — 24 В мощностью 60 Вт

Этот импульсный блок питания — более совершенный и мощный, чем предыдущий.

Блок имеет плавную регулировку напряжения от 3 до 24 В и встроенный вольтметр для его контроля.

Ток выхода — до 2.5 Ампер.

В основании имеются 4 отверстия для закрепления блока на какой-либо поверхности в случае необходимости.

Цена — около $12 с учетом доставки.

Импульсный блок питания на напряжение 3.8 В — 37 В мощностью 60 Вт

Этот блок питания конструктивно не отличается от предыдущего, но диапазон регулировки выходного напряжения у него сдвинут вверх и составляет от 3.8 до 37 Вольт.

Выходной ток — до 1.7 Ампера.

Габариты — 134 x 49 x 32 мм.

Цена — около $12 (с учетом доставки).

Импульсные блоки питания на напряжение 0 — 36 В мощностью до 150 Вт

Эта серия блоков питания (и дальнейшие) будут представлены в конструктиве для встраивания; что обусловлено, в основном, их высокой мощностью.

В данную серию входят блоки питания с такими комбинациями параметров: 0-12 В/10 А; 0-24 В/4 А; 0-24 В /6 А; 0-36 В/2 А, 0-36 В/4 А.

Отличительная особенность блоков — наличие «выносного» регулятора напряжения, в качестве которого используется многооборотный переменник.

Имеется встроенный вольтметр.

Цена — около $29.

Импульсные блоки питания на напряжение 0 — 220 В мощностью до 480 Вт

Эта серия выпускается с очень широким диапазоном регулировки выходного напряжения.

Всего выпускается 9 модификаций этого блока питания с параметрами от 5 В / 60 А до 220 В (!)/ 2 А.

Во всех модификациях возможна регулировка выходного напряжения от 0 Вольт; для контроля имеется встроенный вольтметр.

В блоке имеется вентилятор, возможен шум (особенно — при высокой нагрузке).

Цена с учетом доставки составляет  от $34 — $46 с учетом доставки в зависимости от модификации (напряжение/ток).

Импульсные блоки питания на напряжение 0 — 220 В мощностью до 480 Вт с регулировкой напряжения и тока

Этот импульсный блок питания похож по параметрам на предыдущий, но в схеме добавлена регулировка ограничения выходного тока.

Благодаря этому его уже почти что можно отнести к классу лабораторных; и только его конструктив не совсем подходит для таких целей.

Всего в серии 10 модификаций с параметрами выхода от 5 В / 60 А до 220 В (!)/ 2 А.

Во всех модификациях возможна регулировка выходного напряжения и тока от нулевого значения.

В блоке имеется индикация как выходного напряжения, так и тока.

Цена с учетом доставки составляет от $54 — $59 с учетом доставки в зависимости от модификации (напряжение/ток).

Импульсные блоки питания на напряжение 0 — 220 В мощностью до 1000 Вт с регулировкой напряжения и тока

И, наконец, серия блоков питания с мощностью до 1000 Вт.

Это — тоже почти что лабораторные блоки питания с параметрами выхода от 12 В / 70 А до 220 В (!)/ 5 А.

Во всех модификациях возможна регулировка выходного напряжения и тока от нулевого значения.

В блоке имеется индикация как выходного напряжения, так и тока.

Цена с учетом доставки составляет около $118.

В заключение надо ещё раз сказать, что данная подборка не затрагивает лабораторные блоки питания. Они, конечно, тоже относятся к регулируемым, но их параметры и конструкция лучше перечисленных подходят для ремонтно-испытательных работ.

В плане применения блоков питания надо добавить, что производители всех блоков питания не рекомендуют их использовать на полную мощность в постоянном режиме. Использование их мощности «впритык» может значительно снизить их надёжность и срок службы. Обычно рекомендуется их использовать не более, чем на 80% номинальной мощности.

Что касается лабораторных блоков питания, то ссылка на путеводитель-подборку по ним находится ниже, в разделе «Об Авторе — Публикации».

Лабораторный блок питания своими руками из трансформатора

Доброго времени суток форумчане и гости сайта Радиосхемы! Желая собрать приличный, но не слишком дорогой и крутой блок питания, так чтоб в нём всё было и ничего это по деньгам не стоило, перебрал десятки вариантов. В итоге выбрал лучшую, на мой взгляд, схему с регулировкой тока и напряжения, которая состоит всего из пяти транзисторов не считая пары десятков резисторов и конденсаторов. Тем не менее работает она надёжно и имеет высокую повторяемость. Эта схема уже рассматривалась на сайте, но с помощью коллег удалось несколько улучшить её.

Я собрал эту схему в первоначальном виде и столкнулся с одним неприятным моментом. При регулировке тока не могу выставить 0.1 А — минимум 1.5 А при R6 0.22 Ом. Когда увеличил сопротивление R6 до 1.2 Ом — ток при коротком замыкании получился минимум 0.5 А. Но теперь R6 стал быстро и сильно нагреваться. Тогда задействовал небольшую доработку и получил регулировку тока намного более шире. Примерно от 16 мА до максимума. Также можно сделать от 120 мА если конец резистора R8 перекинуть в базу Т4. Суть в том, что до падения напряжения резистора добавляется падения перехода Б-Э и это дополнительное напряжение позволяет раньше открыть Т5, и как следствие — раньше ограничить ток.

Рекомендуем такой вариант схемы с мультисима. Добавлен резистор (R9 100 Ом) в базу Т5 (Q5) для ограничения тока при крайнем левом положении резистора R8 (470 Ом). Регулирует от 10 мА до максимума.

На базе этого предложения провёл успешные испытания и в итоге получил простой лабораторный БП. Выкладываю фото моего лабораторного блока питания с тремя выходами, где:

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

Также помимо платы регулировки выходного напряжения устройство было дополнено платой фильтра питания с блоком предохранителей. Что получилось в итоге — смотрите далее:

Отдельная благодарность за улучшение схемы — Rentern. Сборка, корпус, испытания — aledim.

Обсудить статью ЛУЧШИЙ САМОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Результаты опроса про возраст и род занятий посетителей нашего сайта.

Схема простого передатчика телеграфного кода работающего в диапазоне ФМ.

Обзор и разборка простой китайской электронной метеостанции.

Простейший метод добавить мощности подсевшему 12 В аккумулятору для запуска двигателя авто.

Требования были следующие: регулируемое выходное напряжение до 30 В с регулируемым токоограничением до 5 А. Разумеется должна применяться цифровая индикация. Дизайн должен напоминать MASTECH HY3005D и им подобные. Единственное — мне никогда не нравилось что первый прибор показывает ток. Ну неправильно это — напряжение всегда первично, соответственно первый прибор должен показывать именно напряжение.

Первоначально проектировал схему на базе линейного стабилизатора К142ЕН2А, но в итоге отказался от этой идеи — низкий КПД, регулирующий силовой транзистор сильно грелся даже с учетом того что был предусмотрен переключатель отпаек на вторичной стороне трансформатора. Да и вообще всё как-то криво работало. Пришлось выпилить.

Второй вариант схемы разработал на базе легендарного ШИМ-контроллера TL494, который в разных вариациях встречается во многих компьютерных блоках питания. На этот раз всё получилось как надо.

Вкратце о конструкции:

Принципиальная схема (кликабельно)

Как уже говорил — девайс собрал из запчастей, большинство которых были в радиусе 5 метров от меня.

Понижающий трансформатор нашелся под столом, марки я его не знаю. Напряжение на вторичке около 40 В.
D1 — TL494, VD1 — диод шоттки и тороидальный дроссель L1 выпаял из неисправного компьютерного блока питания: диод шоттки используется в схеме выпрямления, он установлен на радиаторе возле импульсного трансформатора, тороидальный дроссель расположен рядом с ним.
LM358 — весьма хороший и распространенный операционный усилитель. Продаётся почти на каждом углу. Рекомендован к приобретению.
Шунт R12 — взял из какого-то старого связисткого оборудования: представляет собой 3 толстых изогнутых проволочки.

Резисторы R9, R10 используются для регулирования выходного напряжения (грубо, точно). Резисторы R3, R4 используются для регулирования токоограничения (грубо, точно).
При наладке БП подстроечным резистором R15 регулируется порог переключения светодиодной сигнализации. Еще возникли проблемы с интегральным стабилизатором 7805 — при входном напряжении около 40 В он начинал ужасно глючить — просаживал выходное напряжение, решил проблему установив по входу 1 Вт гасящий резистор R13.

Сам корпус взят от древнего самопишущего регистратора. Компоновка получилась следующей — в середине корпуса установлен силовой трансформатор, который вошел туда как родной, видимо они были созданы друг для друга. В передней части БП расположена электронная схема управления, органы управления и сигнализации. В задней части корпуса расположена вся силовая электроника. Таким образом трансформатор как бы делит БП на 2 части — слаботочную и силовую.

Передняя часть корпуса с откинутой лицевой крышкой. Цифровые измерительные приборы приехали из Китая, они заводского производства. Электронная схема управления состоит из 2 плат: плата регулятора напряжения — TL494 c обвязкой, и плата сигнализации — включает в себя микросхемы D3,D4. Почему не сделал на одной плате? Просто сигнализацию я делал несколько позже чем регулятор, и отдельно доводил её «до ума». Там тоже были свои заморочки.

Задняя часть корпуса. На общем радиаторе установлены диодный мост KBPC 3510, силовой транзистор КТ827А, дроссель L1, шунт R12. Всё это дело изнутри обдувается 12 сантиметровым вентилятором. В задней части корпуса установлены также предохранители, сглаживающие конденсаторы C1, C4 и маленький вспомогательный импульсный блок питания для работы вентилятора и цифровых измерительных приборов.

Конечно, можно было бы купить фирменный БП и не городить огород. Но иногда хочется самому поизобретать велосипед

Если кто-то задумает повторить конструкцию вот здесь выложил принципиальную схему в высоком разрешении и чертежи печатных плат в формате Sprint Layout.

По прошествии времени пользователи в комментариях поделились своими модификациями блоков питания. Рассмотрим подробнее предложенные варианты. Обсуждение всех конструкций по-прежнему доступно в комментариях

Предложена

acxat_smr

Драйвер полевика (точнее, двух параллельно — выравниванием токов занимаются сами полевики) запитан от отдельного источника 15в. У себя взял промагрегат 9-36в/15в TEN 12-2413. От него же запитаны кулеры.
TL494 запитана от отдельного источника 24 в.
Потенциометр вольтажа любой, замер тока с шунта амперметра. Трансформатор выдает 34 в, выпрямленного около 45.
Проблема мощности упиралась в дросселе. Если 5-амперник нормально шел, то 20 помучал.
Практическим путем нашел вариант два параллельно на кольцах от компового. 23 витка проводом 1,15мм.

Внешний вид конструкции

Предложена

rond_60

Недавно натолкнулся на эту статью про ЛБП на TL494. Загорелся желанием собрать БП по этой схеме, тем более уже давно валялся трансформатор от польского блока питания на 24в и 4а. Вторичка выдает 34в переменки, после моста с кондером 10000х63в — 42в. Собрал навесным монтажом по этой схеме, включил и сразу дым из 494-й. Все проверил, заменил микросхему, включаю — на холостом работает, на выходе напряжение пытается регулироваться, прикоснулся к 494 — горячая! Добавил номинал 4.7к резистору R1 — блок работает, но стоило подключить лампочку 24в 21вт, как взорвалась микросхема в районе 9, 10 ножки. Отмотал с вторичной обмотки транс-ра несколько витков (снизил напряжение на 4 вольта) и все равно горят микросхемы. Питание на 8,11,12 ноги подавал 12в с другого БП, мотал дроссель разным по диаметру проводом и количеством витков — толку нет (сжег 6 микрух). У меня есть кой — какой опыт по переделке компьютерных блоков в зарядные устройства и регулируемые блоки питания на основе TL494 и ее аналогах. Начал собирать обвязку ШИМа по схемам к комповым БП. Изменил управление силовым транзистором, подал питание на ШИМ от отдельного источника на 12в (переделал зарядку от сотового телефона) и все — блок заработал! Пару дней настраивал на регулировки и свист дросселя (оссцила нет) теперь надо отлутить плату управления и можно собирать в корпус.

Сегодня настраивал свой БП. Спасибо большое

shc68 за подсказку проверять пульсации на выходе динамиком если нет осциллографа. При малой нагрузке (лампочка 12в, 21вт) из динамика слышался гул и вой когда крутил регулятор тока. Устранил это безобразие установкой дополнительных конденсаторов (на схеме обведено красным цветом).
Как рекомендовал shc68 конденсатор С15 действительно жизненно важный. Еще с помощью динамика определил бракованный потенциометр на регулировку тока. При его вращении из динамика слышался шорох и треск. После его замены и установки доп. конденсаторов из динамика тишина (чуть слышное шипение) при разной нагрузке на выходе БП.
Делал тест на нагрев деталей блока. При такой нагрузке в течении 1.5 часов только транзистор грелся (трогал пальцем его корпус), а радиатор, где он установлен, чуть теплый (обдувается вентилятором). Дроссель — холодный, трансформатор тоже.

Внешний вид конструкции

Предложена

andrej_l

За основу была взята схема с полевиком https://ic.pics.livejournal.com/rond_60/78751049/3328/3328_original.jpg
При отладке появились проблемы с управлением полевика через трансформатор. На небольших токах нагрузки он работал, при увеличении более 2 ампер происходил срыв и падение тока (при скважности ШИМ > 30%). Пришлось убрать трансформатор и вместо него поставить оптодрайвер ACPL3180 с питанием от отдельной обмотки трансформатора.
Сделал 2 независимых канала с регулировкой напряжения до 30V и ограничения тока до 10A. Второй канал запустился сразу, только пришлось подстроить максимальные значения напряжения и тока. Регулировочные резисторы — 10 оборотные
https://ru.aliexpress.com/item/Free-Shipping-3590S-2-103L-3590S-10K-ohm-Precision-Multiturn-Potentiometer-10-Ring-Adjustable-Resistor/32673624883.html?spm=a2g0s.11045068.rcmd404.3.de3456a4CSwuV3&pv >В качестве V-A метра применён китайский модуль
https://ru.aliexpress.com/item/DC-100-10A-50A-100A/32834619911.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.466b33edLWGUwZ с доработкой, достигнута точность показаний 2% при больших токах и 10 мА при токах до 1А.
Радиатор на транзисторе и диоде один от компьютерного блока питания. При нагрузке на лампу 15V 150W он нагревается до 80 градусов (больше греется диод). Настроил включение вентилятора охлаждения на 50 град. (один на 2 канала)
Окончательная схема одного канала

Rшунт 0,0015 Ом — Это встроенный шунт прибора, к нему добавляются сопротивление проводов от индикатора до клемм XS104 и «-«, при большом токе они оказывают значительное влияние. Провод 1,5 кв.мм
Настройка:
1 Запускаем задающий генератор на TL494 и драйвер с отключенным затвором VT101. На выходе драйвера будет ШИМ около 90%. Настраиваем частоту TL в пределах 80 — 100 кГц подбирая R107
2 Подключаем затвор транзистора (для подстраховки питание +45 подаём через токоограничивающий балласт, я брал 2 лампы 24V 150W последовательно) и смотрим выход БП. Подключаем небольшую нагрузку (я брал 100 Ом). Если напряжение на выходе регулируется то устанавливаем максимальное значение выхода с помощью R122.
3 Убираем токоограничивающий балласт, нагружаем выход сильнотоковой нагрузкой (я брал лампу 15V 150W) и настраиваем максимальный ток в нагрузке: R106 постепенно выводим в нижнее по схеме положение, подбираем R104 и R105 добиваясь срабатывания защиты по току (у меня ограничение по току 10А). При сработке токовой защиты регулировка напряжения с помощью R101 в большую сторону не приводит к его росту на выходе.
4 Узел индикации на операционнике и светодиодах не нуждается в настройке (его единственный недостаток — небольшая подсветка красного светодиода когда горит зелёный, можно исправить включив последовательно с красным обычный диод.
5 настраиваем Р101 на нужную температуру срабатывания вентилятора нагрузив блок питания на приличную нагрузку измеряя температуру диода и транзистора на радиаторе.

Сегодня вы узнаете как собрать надёжный лабораторный блок питания с регулировкой тока и напряжения. Использоваться будут готовые компоненты и модули, поэтому, если следовать схеме и инструкции, сложностей в сборке возникнуть не должно. Основным компонентом в схеме, будет модуль DC-DC преобразователя, который можно приобрести на Алиэкспресс, все ссылки будут в конце статьи.

Основные характеристики DC-DC преобразователя:

— Входное напряжение 5 — 40 Вольт;

— Выходное напряжение 1.2 — 35 Вольт;

— Выходной ток (мах) 9 Ампер, желательно установить кулер.

Схема блока питания:

Как уже говорилось выше, схема простая, сетевое напряжение поступает на трансформатор, имеется сетевой выключатель и предохранитель, напряжение понижается трансформатором, верхняя честь схемы силовая. Переменное напряжение поступает на диодный мост и сглаживающий конденсатор. Далее поступает на DC-DC преобразователь, с преобразователя напряжение поступает на выходные клеммы. Минус схемы разрывается приборчиком, для удобства, регулировочные резисторы вынесены с платы.

Нижняя предназначена для питания вольтамперметра. Трансформатор имеет отдельную обмотку, как и с силовой обмоткой, переменное напряжение поступает на диодный мост и фильтрующий конденсатор. Далее установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт.

Со схемой разобрались, теперь переходим к компонентам.

Корпусом лабораторного блока питания будет служить старый корпус от регулятора паяльника. Регулятор паяльника еще времен СССР, очень добротный.

Передняя панель будет из композитного пластика. Состоит пластик из двух пластин алюминия и пластика между ним, с одной стороны, он белый, с второй черный. Черная сторона будет лицевой.

Понижающий трансформатор от старого оборудования, уже не помню какого. Его пришлось слегка доработать, сделал отвод на 22 Вольта, полная обмотка на 27 Вольт. Если оставить, то после диодного моста напряжение более 30 Вольт. Это много для стабилизатора 7805, установленного на DC-DC преобразователе. Он питает операционный усилитель схемы. Хоть и заявлено 40 Вольт, при учете максимального для 7805 в 30 Вольт.

Понижающий преобразователь постоянного тока.

	ТЕЛЕГРАФНЫЙ ПЕРЕДАТЧИК ФМ
КИТАЙСКАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МЕТЕОСТАНЦИЯ
	САМОДЕЛЬНЫЙ БУСТЕР ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО АКБ

ПРОСТОЙ ЦИФРОВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ

   Удобный и небольшой блок питания с регулировкой напряжения и цифровым индикатором, который мы сделали некоторое время назад, выполнен на основе готовых модулей, поэтому всё что вам будет нужно — соединить их между собой. Но начнём по-порядку… После изготовления предыдущего регулируемого блока питания стало понятно, что не хватает более точного регулирования напряжения и тока. Так что было решено сделать ещё один маленький настольный блок питания. Готовой основой устройства является другой источник питания — готовый модуль на LM2596S.

   Эта микросхема может обрабатывать нагрузку до 3А, конечно с хорошим теплоотводом. Можно купить готовый модуль на еБей или Али экспресс, а можно спаять самим — так всего штук 5 деталей.

Схема простого цифрового блока питания

   Первая из указанных выше схем — без светодиодов, вторая имеет возможность задействовать светодиоды для контроля выхода — ограничения напряжения или тока. Правда схема чуть усложняется вводом микроконтроллера. Диапазон регулировки напряжения не указан — всё зависит от того, какой трансформатор питания будет задействован. А сама микросхема работает до 45 вольт. Вот список материалов и инструментов, которые были использованы для этого проекта. 

• Алюминиевый корпус.
• DC-DC конвертер LM2596S.
• 10k потенциометр — 2 шт.
• Ручки на потенциометры.
• Вольтамперметр цифровой.
• Тумблеры.
• Лак Для Ногтей.
• Жидкость для снятия лака или ацетон.
• Гнезда типа «банан».
• Щупы с проводами под «банан»

Дополнительные детали

   Остальные компоненты необходимы только в том случае, если вы хотите, чтобы светодиоды давали знать об ограничении тока или напряжения.

• Микроконтроллер attiny85.
• 2 универсальных PNP-транзистора.
• 500R резистор — 4 шт.
• 10k резистор — 2 шт.
• 100 НФ керамический конденсатор.
• Стабилизатор 5V L7805CV.
• Радиатор для стабилизатора напряжения.
• Индикаторные светодиоды.
• Травильный раствор хлорида железа.

   После всех расчётов корпуса и компонентов, разработали макет передней панели прибора с помощью программы Photoshop. Далее печать на фотобумаге хорошего качества с помощью лазерного принтера.

   Поместите на алюминиевый корпус фотобумагу, печатной стороной на алюминий. Используйте утюг, чтобы тепло равномерно распределилось по поверхности. Делайте это в течение примерно двух минут. Подождите, пока он остынет, и снимите бумагу. Осмотрите панель и покрасьте нужные места лаком для ногтей. Все, что не покрыто — будет травится.

   Как только надписи передней панели будут вытравлены, промойте всё холодной водой. Теперь разместите все компоненты управления и контактов на алюминий, и распаяйте провода согласно схемы.

   Здесь можно использовать алюминиевый корпус в качестве радиатора. Детали контроллера собраны на небольшой макетной плате — сверлить-травить тут нечего.

   Вот код прошивки для Attiny85, он очень простой, и безусловно есть способы, чтобы сделать то же самое и без микроконтроллера, но мы просто любим их использовать 🙂

Как работает цифровой БП — видео

Originally posted 2019-08-18 09:28:32. Republished by Blog Post Promoter

Электропитание — Цепи регулирования напряжения — Ток, внешний, регулятор и выход

Блоки питания

с регулируемым напряжением оснащены схемой, контролирующей их выходное напряжение. Если это напряжение изменяется из-за изменений внешнего тока или из-за сдвигов напряжения в линии питания, схема регулятора выполняет почти мгновенную компенсационную настройку.

При разработке источников питания с регулируемым напряжением используются два общих подхода. В менее распространенной схеме шунтирующий регулятор соединяется параллельно с выходными клеммами источника питания и поддерживает постоянное напряжение за счет потери тока, который не требует внешняя цепь, называемая нагрузкой.Ток, подаваемый нерегулируемой частью источника питания, всегда постоянен. Шунтирующий регулятор почти не отводит ток, когда внешняя нагрузка требует сильного тока. Если внешняя нагрузка уменьшается, ток шунтирующего регулятора увеличивается. Недостаток шунтирующего регулирования заключается в том, что оно рассеивает всю мощность, на которую рассчитан источник питания, независимо от того, требуется ли энергия для внешней цепи.

Более распространенная конструкция последовательного регулятора напряжения зависит от переменного сопротивления, создаваемого транзистором , включенным последовательно с током внешней цепи.Падение напряжения на транзисторе регулируется автоматически для поддержания постоянного выходного напряжения. Выходное напряжение источника питания непрерывно измеряется по сравнению с точным эталоном, а характеристики транзистора регулируются автоматически для поддержания постоянного выходного сигнала.

Источник питания с адекватным регулированием напряжения часто улучшает характеристики электронного устройства, которое он питает, настолько, что регулирование напряжения является очень распространенной особенностью всех конструкций, кроме самых простых.Обычно используются корпусные интегральные схемы, простые трехконтактные устройства, которые содержат последовательный транзистор и большую часть вспомогательных схем регулятора. Эти «готовые» микросхемы позволили очень легко включить в источник питания возможность регулирования напряжения.

Как источник питания регулирует выходное напряжение и ток?

Практические руководства

Резюме

Как источник питания регулирует выходное напряжение и ток?

Описание

CV и CC являются основными режимами работы большинства источников питания.Но что именно происходит внутри блока питания, что дает ему возможность регулировать выходное напряжение или ток в зависимости от нагрузки? Если вы когда-нибудь задумывались об этом, больше не удивляйтесь!

Большинство источников питания регулируют либо свое выходное напряжение, либо выходной ток на постоянном уровне, в зависимости от сопротивления нагрузки относительно выходного напряжения источника питания и настроек тока. Это можно резюмировать следующим образом:

· Если R нагрузка> (V out / I out), то источник питания находится в режиме CV

· Если R нагрузка <(V out / I out), то источник питания находится в режиме CC

Для достижения этой цели все источники питания имеют отдельные контуры управления с обратной связью по напряжению и току для ограничения выходного напряжения или тока в зависимости от нагрузки.Чтобы проиллюстрировать это, на рисунке 1 показана принципиальная схема базового блока питания с последовательным выходом 5 В и 1 А, работающего в режиме постоянного напряжения.

Рисунок 1: Базовая схема источника питания постоянного тока, работа при постоянном напряжении (CV)

Каждый контур / усилитель управления CV и CC имеет опорное входное значение. В этом случае оба эталонных значения составляют 1 вольт. Для регулирования выходного напряжения усилитель ошибки CV сравнивает свое опорное напряжение 1 вольт с резисторным делителем, который делит выходное напряжение в 5 раз, ограничивая выходное напряжение до 5 вольт.Точно так же усилитель ошибки CC сравнивает свое опорное напряжение 1 В с шунтирующим резистором 1 Ом, расположенным на пути выходного тока, ограничивая выходной ток до 1 А. Для рисунка 1 сопротивление нагрузки составляет 10 Ом.

Поскольку это сопротивление нагрузки больше, чем (V out / I out) = 5 Ом, источник питания работает в режиме CV. Усилитель ошибки CV управляет последовательным транзистором, отводя избыточный базовый ток от последовательного транзистора через диодную схему «ИЛИ».Усилитель CV работает в замкнутом контуре, поддерживая напряжение ошибки на уровне нуля вольт. Для сравнения, поскольку фактический выходной ток составляет всего 0,5 А, усилитель CC пытается включить ток сильнее, но не может, потому что усилитель CV контролирует выход.

Усилитель CC работает без обратной связи. Его выход достигает положительного предела, а напряжение ошибки -0,5 В. Схема I-V на выходе для этой операции с постоянным напряжением показана на рисунке 2.

Рисунок 2: Схема I-V источника питания, работа CV

Теперь предположим, что мы увеличиваем нагрузку, уменьшая выходное сопротивление нагрузки с 10 Ом до 3 Ом.На рисунке 3 показана принципиальная схема нашего базового блока питания с последовательным выходом на 5 В и 1 А, пересмотренного для работы в режиме CC с нагрузочным резистором 3 Ом.

Рисунок 3: Базовая схема источника питания постоянного тока, работа при постоянном токе (CC)

Поскольку сопротивление нагрузки меньше (V out / I out) = 5 Ом, источник питания переключается в режим CC. Усилитель ошибки CC берет на себя управление, когда падение напряжения на токовом шунтирующем резисторе увеличивается, чтобы соответствовать опорному значению 1 В, соответствующему выходному сигналу 1 А, потребляя избыточный базовый ток из последовательного транзистора через диодную схему «ИЛИ».

Усилитель CC теперь работает по замкнутому контуру, регулируя выходной ток для поддержания входного напряжения ошибки на нуле. Для сравнения, поскольку фактическое выходное напряжение теперь составляет всего 3 вольта, усилитель CV пытается увеличить выходное напряжение, но не может, потому что усилитель CC контролирует выход. Усилитель CV работает без обратной связи. Его выходной сигнал теперь достигает своего положительного предела, в то время как он имеет напряжение ошибки -0,4 В.

Выходная I-V-диаграмма для этой операции с постоянным током показана на рисунке 4.

Рисунок 4: Схема I-V источника питания, работа CC

Как мы уже видели, большинство источников питания имеют отдельные контуры управления током и напряжением для регулирования своих выходов в режиме постоянного напряжения (CV) или постоянного тока (CC). Один или другой берет на себя управление, в зависимости от того, какое сопротивление нагрузки зависит от выходного напряжения и тока источника питания. Таким образом, нагрузка и источник питания защищены за счет ограничения напряжения и тока, подаваемых источником питания на нагрузку.

Понимая эту теорию, лежащую в основе работы источника питания CV и CC, также легче понять основную причину того, почему различные характеристики источника питания такие, какие они есть, а также увидеть, как можно создать другие возможности источника питания, построив сверху. этого фонда.

Следите за обновлениями!

См. Также

Основы постоянного напряжения CV и постоянного тока CC Часть 1
Основы постоянного напряжения CV и постоянного тока CC Часть 2
Руководство по выбору продуктов питания
Источники питания постоянного тока

Что такое Положение об источниках питания

Что такое правила питания?

Регулировка источника питания — это способность источника питания поддерживать выходное напряжение в пределах заданного допуска, связанного с изменяющимися условиями входного напряжения и / или нагрузки.

Большая часть электронного оборудования питается от постоянного напряжения, полученного от нерегулируемого сетевого напряжения переменного тока. Схема выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный, который затем приводится в соответствие с требованиями схемы или нагрузки.

Выпрямленное напряжение следует за входом переменного тока и будет меняться в зависимости от напряжения сети. Изменения могут повлиять на характеристики схемы и нежелательны для чувствительного оборудования, такого как компьютеры, датчики и прецизионные схемы. Кроме того, компоненты и схемы будут работать или работать эффективно только тогда, когда источник питания находится в определенных пределах.Все, что превышает проектный предел, либо приведет к разрушению компонентов и оборудования, либо будет недостаточным для питания оборудования, так что оно не включится или просто выйдет из строя.

Обычно предполагается, что сетевое напряжение остается в определенных пределах, и большая часть оборудования рассчитана на их соответствие. Однако эти отклонения, иногда превышающие установленные пределы, могут вызвать проблемы в чувствительном оборудовании, поскольку они вызовут изменения выходного напряжения источника питания.

Изготовитель оборудования и потребитель не могут контролировать колебания напряжения.По этой причине лучшее, что могут сделать разработчики, — это обеспечить, чтобы выходное напряжение источника питания оставалось достаточно постоянным в широком диапазоне входных напряжений.

Блок питания с регулировкой обеспечивает выход, который остается постоянным независимо от изменений входного напряжения сети. Типичный блок питания состоит из нескольких блоков в зависимости от конструкции и требуемой устойчивости. Простой линейный источник питания будет иметь трансформатор, выпрямитель, фильтр и регулятор. Импульсный источник питания содержит четыре строительных блока и дополнительные блоки, такие как инверторы и каскады обратной связи.

Рисунок 1: Блок-схема базовой схемы линейного источника питания с регулированием — Image Credit

В регулируемом источнике питания входная мощность регулирующего устройства обычно выше ожидаемой выходной мощности. Это позволяет схеме работать с широким диапазоном входных напряжений, выдавая постоянный выходной сигнал. Регулирующее устройство обычно включается последовательно с выходом. А поскольку входной сигнал всегда выше ожидаемого выходного сигнала, устройство или схема работают таким образом, что на регулирующую цепь падает определенное количество напряжения.

Даже при низком входном переменном напряжении цепь регулирования должна получать более высокое напряжение; однако в этом случае падает небольшое напряжение. Если входной переменный ток очень высокий, в регулирующей цепи падает более высокое напряжение. В импульсных источниках питания регулирование достигается путем изменения переключения последовательного транзистора.

Существуют разные формы регулирующих цепей, тип зависит от конструкции источника питания и требуемого уровня стабильности. Типичные регулирующие компоненты включают стабилитроны, последовательные транзисторы или переключающие устройства, а также фиксированные и надежные стабилизаторы на интегральных схемах.

Также бывают ситуации, когда потребители используют автоматические регуляторы напряжения для регулирования входного переменного напряжения, чтобы оно оставалось в установленных пределах. Некоторые из них имеют громоздкие трансформаторы и в некоторых случаях могут оказаться непрактичными из-за стоимости, удобства и других факторов.

Цепи ограничителя тока источника питания

»Электроника

Методы и схемы ограничителей тока с использованием диодов и транзисторов для обеспечения функции ограничения тока для источников питания и других цепей.

---

Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
Линейный источник питания Шунтирующий регулятор Регулятор серии Ограничитель тока Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **

См. Также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

---

Цепи ограничителя тока являются ключевыми для источников питания, защищая их в случае короткого замыкания или других условий перегрузки.

Ввиду возможного повреждения источника питания в случае перегрузки почти всегда устанавливаются ограничители тока, и они являются стандартной функцией, встроенной в ИС регулируемых источников питания.

Как следует из названия, схема ограничения тока ограничивает ток от регулируемого источника питания до максимальной величины, определяемой цепью, и таким образом можно избежать серьезного повреждения цепей, как источника питания, так и цепи, на которую подается питание. .

Эти схемы больше подходят для линейных источников питания, хотя аналогичные методы измерения могут использоваться в импульсных источниках питания.

Виды токоограничения

Как и в случае с любой технологией и типом электронной схемы, есть несколько вариантов, из которых можно выбрать. То же самое и с ограничителями тока, используемыми в регулируемых источниках питания.

Существует два основных типа цепи ограничителя тока:

• Ограничение постоянного тока: Используя ограничение постоянного тока, выходное напряжение поддерживается по мере роста тока до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой достигается максимум.В этот момент ток поддерживается на этом уровне, в то время как напряжение падает с увеличением нагрузки.

  Это основная форма ограничения тока, используемая в регулируемых источниках питания. Схема проста и использует всего несколько электронных компонентов, но она не снижает ток в случае короткого замыкания — он поддерживается на максимальном уровне, и это может привести к повреждению схемы.

  Один из недостатков заключается в том, что когда начинает действовать ограничение тока, потребляется максимальный ток, но в этот момент выходное напряжение падает, а это означает, что на транзисторе последовательного прохода в регулируемом источнике питания повышается напряжение на нем.Это увеличивает рассеиваемую мощность внутри устройства.

  В точке, где выходное напряжение почти равно нулю, протекает максимальный ток, в то время как напряжение на нем — это полное входное напряжение от схем сглаживания и выпрямителя. Это не идеально, потому что на этапе проектирования электронной схемы необходимо сделать поправку на это, что потребует, возможно, большего последовательного транзистора, а также дополнительных возможностей теплоотвода, добавляя дополнительные затраты и размер к регулируемому источнику питания.

• Обратное ограничение тока: В этом типе ограничения тока, используемом в регулируемых источниках питания, выходное напряжение поддерживается до момента, когда ограничение тока начинает действовать. В этот момент, вместо того, чтобы просто ограничивать ток, он фактически начинает уменьшаться. Таким образом, ток уменьшается по мере увеличения перегрузки, и тем самым снижается риск повреждения.

  Ограничение тока обратной связи в регуляторе напряжения снижает потребление энергии, поскольку по мере увеличения перегрузки ток уменьшается и общая потребляемая мощность падает, сохраняя тепловыделение последовательного транзистора в более разумных пределах.

  Хотя это немного более сложный подход, ограничение тока обратной связи может быть реализовано с использованием относительно небольшого количества электронных компонентов. Поскольку эта функция обычно встроена в интегральные схемы регулируемого источника питания, дополнительные затраты на использование ограничения обратной связи по сравнению с ограничением постоянного тока не заметны. Соответственно, в этих ИС практически всегда используется ограничение тока обратной связи.

  Ограничитель обратной связи усложняет линейный источник питания, поскольку требует большего количества электронных компонентов, чем простой ограничитель постоянного тока.Также существует возможность состояния, известного как «блокировка», с неомическими устройствами, потребляющими постоянный ток независимо от напряжения питания. Ограничитель тока с обратной связью может также включать временную задержку, чтобы помочь избежать проблемы с блокировкой.

Две разные формы линейного ограничения тока источника питания, как правило, используются в разных областях, фактический тип, используемый для любого конкретного приложения, выбирается на этапе проектирования электронной схемы проекта.

Основная схема ограничения постоянного тока

Существует ряд схем, которые можно использовать для ограничения постоянного тока для защиты источника питания, но в одной из простейших схем используются всего три электронных компонента: два диода и резистор.

Простой регулируемый источник питания с ограничением тока

В цепи ограничителя тока источника питания используется считывающий резистор, включенный последовательно с эмиттером выходного проходного транзистора. Два диода, помещенные между выходом схемы и базой проходного транзистора, обеспечивают действие по ограничению тока.

Когда схема работает в нормальном рабочем диапазоне, на последовательном резисторе присутствует небольшое напряжение. Это напряжение плюс напряжение база-эмиттер транзистора меньше, чем падение на двух диодных переходах, необходимое для включения двух диодов, чтобы они могли проводить ток.Однако с увеличением тока увеличивается и напряжение на резисторе.

Когда оно равно напряжению включения диода, напряжение на резисторе плюс падение на переходе база-эмиттер транзистора равняется двум падениям на диоде, и в результате это напряжение появляется на двух диодах, которые начинают проводить. Это начинает понижать напряжение на базе транзистора, тем самым ограничивая потребляемый ток.

Схема этого диодного ограничителя тока для линейного источника питания особенно проста, и, соответственно, конструкция электронной схемы также очень проста.

Значение последовательного резистора можно рассчитать так, чтобы напряжение на нем возрастало до 0,6 В (напряжение включения кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас, ограничивая ток от простого регулятора источника питания до того, как будет достигнут абсолютный максимальный уровень.

Двухтранзисторный линейный стабилизатор питания с ограничением тока

Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в схемы линейного источника питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечения более точно регулируемого выходного сигнала.Если точка измерения выходного напряжения берется после резистора измерения последовательного тока, то падение напряжения на нем можно скорректировать на выходе.

Схема линейного источника питания с обратной связью и ограничением тока

Схема ограничения тока транзисторной обратной связи

Схема ограничения тока обратной связи дает гораздо лучшие характеристики, чем обычная схема ограничения постоянного тока, используемая в более простых источниках питания.

Транзисторный линейный стабилизатор источника питания с ограничением тока обратной связи

В схеме обратной связи используется еще несколько электронных компонентов, в том числе транзистор и несколько резисторов, но она обеспечивает гораздо лучшую защиту источника питания и схемы, на которую подается питание.

Схема работает, потому что по мере увеличения нагрузки возрастающая пропорция напряжения между эмиттером и землей падает на резисторе R3 — по мере уменьшения нагрузки эффект делителя потенциала означает, что большее напряжение падает на R3.

Достигнута точка, когда транзистор Tr3 начинает включаться. Когда это происходит, он начинает ограничивать ток.

Если сопротивление нагрузки становится меньше, тогда напряжение на R3 увеличивается, включается Tr3 больше, и это дополнительно снижает ток, уменьшая уровень подаваемого тока.

Существует несколько уравнений, которые можно использовать для определения ключевых значений схемы, обеспечивающих требуемый максимальный ток для линейного регулятора напряжения, а также уровень обратного тока при коротком замыкании.

Для максимального тока от линейного регулятора напряжения:

Imax = 1R3 ((1 + R1R2) VBE + R1R2Vreg)

Для тока короткого замыкания линейного регулятора напряжения:

Отношение максимального тока к току короткого замыкания:

ImaxISC = 1 + (R1R1 + R2) VregVBE

Где:
I _max = максимальный ток регулятора напряжения до ограничения тока
В _BE = напряжение, при котором транзистор начинает включаться — обычно 0.6V
V _reg = выходное регулируемое напряжение
I _SC = ток, обеспечиваемый при коротком замыкании.

Ввиду того, что точка считывания регулятора находится после резистора считывания тока, любое падение напряжения на резисторе не повлияет на выходное напряжение схемы, так как оно будет компенсироваться регулятором. (Это предполагает, что на последовательном транзисторе имеется достаточное напряжение для его правильной регулировки.) Таким образом, резистор измерения тока не вызовет никакого снижения выходного напряжения схемы регулятора источника питания.

Схема ограничителя тока источника питания может быть включена в различные схемы с использованием транзисторов и полевых транзисторов в качестве элемента последовательного прохода. Операционные усилители могут использоваться в качестве дифференциальных усилителей для обеспечения требуемого опорного напряжения для выходных устройств.

Основная проблема с обратным ограничением тока заключается в том, что оно не всегда хорошо работает с нелинейными нагрузками. Например, если бы он управлял лампой накаливания, где сопротивление в холодном состоянии намного ниже, чем в горячем, регулятор напряжения с ограничителем тока обнаружит очень низкое сопротивление и войдет в откидную крышку, не допуская лампа для нагрева и запуска.Индуктивные нагрузки могут столкнуться с аналогичными проблемами — двигатели и т. Д. Имеют большой пусковой ток. Это означает, что базовое ограничение тока обратной связи в большинстве случаев не подходит для этих типов нагрузки.

Ограничение тока — ключевая особенность всех источников питания. Поскольку электронные устройства остаются включенными почти постоянно и часто остаются без присмотра, функции безопасности, такие как ограничение тока, имеют важное значение в линейных источниках питания, а также в импульсных источниках питания.

К счастью, ограничение тока легко реализовать, оно не требует включения многих дополнительных электронных компонентов, а если оно содержится в интегральной схеме, дополнительные затраты не заметны.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Конструкция блока питания постоянного тока

Регулировка напряжения

Для многих целей будет достаточно правильно спроектированного простого выпрямленного и сглаженного источника питания.Однако для многих приложений требуется более точно контролируемый выход. На следующих страницах рассматривается конструкция источников питания со все более требовательными требованиями к регулированию выходного напряжения.

Все основаны на уже рассмотренной простой поставке. Базовая конструкция представляет собой «Серийный регулятор» и одинакова для всех моих проектов, как показано на этой блок-схеме.

(см. Ниже безальтернативное эффективное — шунтирующее регулирование)

Выход нерегулируемого источника питания обеспечивает питание для опорного напряжения.Выходной сигнал сравнивается с выходным напряжением Vout +.

Если Vout> Vref, на последовательный регулятор подается сигнал для уменьшения Vout. Если Vout Стабилизированные источники питания серии

всегда требуют более высокого напряжения на входе регулятора, которое затем снижается до требуемого выхода. Это называется «выпадение». Из-за этого последовательный регулятор потребляет мощность, равную (Vint — Vout) * Iout, поэтому регулятор должен быть спроектирован так, чтобы справляться с выделяемым теплом.

Регулировка нагрузки нерегулируемой подачи

Помните, что для нашего нерегулируемого источника питания напряжение падает, а пульсации нарастают по мере увеличения нагрузки. Ваша конструкция должна обеспечивать «запас прочности» по превышению напряжения, чтобы это учесть.

Vint (макс. Нагрузка) — Vpk пульсации (макс. Нагрузка) — Vdrop out> Vout

Производительность регулятора серии

Любой блок питания можно описать в терминах эквивалентной схемы Тевенина.

Voc — напряжение холостого хода; Vout выходное напряжение при подаче тока на нагрузку; и Rint thevenin Equivalent resistancce — выходное сопротивление нашего источника питания.

Запомните регулировку нагрузки Reg = (Voc — Vrated) / Vrated

Voc = Vrated + Irated * Rint

Reg = (Vrated + Irated * Rint — Vrated) / Vrated = Irated * Rint / Vrated

Итак, для хорошего регулирования нам нужно, чтобы Rint был как можно ниже.

Регулировка шунта

Иногда последовательное регулирование не подходит (например, при чрезвычайно высоких нагрузках), и в этом случае можно использовать шунтирующий регулятор.Хотя он менее эффективен, чем серийный регулятор, он, однако, проще. Эта форма очень распространена для схем опорного напряжения.

При отсутствии нагрузки ток, протекающий в цепи, равен

.

I = Vin — Vout / R

при подключении нагрузки ток через шунтирующий стабилизатор (показанный здесь стабилитроном) падает. По мере увеличения тока нагрузки ток через регулятор падает. Регулирование поддерживается до тех пор, пока ток через регулятор не упадет до нуля, после чего выходное напряжение Vout упадет.

Шунтирующие регуляторы

работают очень хорошо при небольшой, постоянной и хорошей нагрузке.

Другие примеры шунтирующих реакторов

Цепи питания

| Практические аналоговые полупроводниковые схемы

Существует три основных типа источников питания: нерегулируемый (также называемый грубой силой ), линейный регулируемый и переключающий . Четвертый тип схемы источника питания, называемый « с регулируемой пульсацией», представляет собой гибрид между схемами «грубой силы» и «переключением» и заслуживает отдельного раздела.

нерегулируемый

Нерегулируемый источник питания — это самый примитивный тип, состоящий из трансформатора , выпрямителя и фильтра нижних частот . Эти источники питания обычно демонстрируют большое количество пульсаций напряжения (то есть быстро меняющуюся нестабильность) и другие «шумы» переменного тока, накладываемые на мощность постоянного тока. Если входное напряжение изменяется, выходное напряжение будет изменяться пропорционально. Преимущество нерегулируемых поставок в том, что они дешевы, просты и эффективны.

линейно регулируемый

Линейный регулируемый источник питания — это просто «грубый» (нерегулируемый) источник питания, за которым следует транзисторная схема, работающая в «активном» или «линейном» режиме, отсюда и название «линейный стабилизатор ». (В ретроспективе это очевидно, не так ли?) Типичный линейный регулятор предназначен для вывода фиксированного напряжения для широкого диапазона входных напряжений, и он просто сбрасывает любое избыточное входное напряжение, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение на нагрузку. Это чрезмерное падение напряжения приводит к значительному рассеиванию мощности в виде тепла.Если входное напряжение станет слишком низким, транзисторная схема потеряет стабилизацию, что означает, что она не сможет поддерживать постоянное напряжение. Он может только снизить избыточное напряжение, но не восполнить недостаток напряжения в цепи грубой силы. Следовательно, вы должны поддерживать входное напряжение как минимум на 1–3 вольт выше желаемого выходного напряжения, в зависимости от типа регулятора. Это означает, что эквивалент мощности не менее От 1 до 3 вольт, умноженный на ток полной нагрузки, будет рассеиваться схемой регулятора, генерируя много тепла.Это делает источники питания с линейной регулировкой неэффективными. Кроме того, чтобы избавиться от всего этого тепла, они должны использовать большие радиаторы, которые делают их большими, тяжелыми и дорогими.

Переключение

Импульсный регулируемый источник питания («переключатель») — это попытка реализовать преимущества схем с прямым и линейным регулированием (компактность, эффективность и дешевизна, но также «чистое» стабильное выходное напряжение). Импульсные источники питания работают по принципу выпрямления входящего переменного напряжения линии электропередачи в постоянный ток, преобразования его в высокочастотный прямоугольный переменный ток через транзисторы, работающие как переключатели включения / выключения, повышая или понижая это напряжение переменного тока с помощью легкого веса. трансформатор, затем выпрямляет выход переменного тока трансформатора в постоянный ток и фильтрует его для конечного выхода.Регулировка напряжения достигается изменением «рабочего цикла» инверсии постоянного тока в переменный на первичной стороне трансформатора. Помимо меньшего веса из-за меньшего размера сердечника трансформатора, коммутаторы имеют еще одно огромное преимущество перед двумя предыдущими конструкциями: этот источник питания типа может быть сделан настолько независимым от входного напряжения, что он может работать в любой системе электроснабжения. мир; они называются «универсальными» источниками питания. Обратной стороной коммутаторов является то, что они более сложны и из-за своей работы имеют тенденцию генерировать много высокочастотного «шума» переменного тока в линии электропередачи.Большинство коммутаторов также имеют на своих выходах значительные пульсации напряжения. У более дешевых типов этот шум и пульсации могут быть такими же сильными, как и для нерегулируемого источника питания; такие коммутаторы начального уровня не бесполезны, потому что они по-прежнему обеспечивают стабильное среднее выходное напряжение, и есть «универсальные» входные возможности. Дорогие переключатели не имеют пульсаций и имеют почти такой же низкий уровень шума, как и некоторые линейные переключатели; эти переключатели обычно столь же дороги, как и линейные источники питания. Причина использования дорогого коммутатора вместо хорошего линейного в том, что вам нужна универсальная совместимость с энергосистемой или высокая эффективность.Высокая эффективность, легкий вес и небольшие размеры — вот причины, по которым импульсные источники питания почти повсеместно используются для питания цифровых компьютерных схем.

Регулируемая пульсация

Источник питания с пульсирующим регулированием является альтернативой линейно регулируемой проектной схеме: источник питания «грубой силы» (трансформатор, выпрямитель, фильтр) составляет «входной конец» схемы, но транзистор работает строго в его включенном состоянии. В режиме выключения (насыщение / отсечка) мощность постоянного тока передается на большой конденсатор по мере необходимости для поддержания выходного напряжения между высокой и низкой уставкой.Как и в переключателях, транзистор в стабилизаторе пульсаций никогда не пропускает ток, находясь в «активном» или «линейном» режиме в течение значительного промежутка времени, что означает, что очень мало энергии будет потрачено впустую в виде тепла. Однако самым большим недостатком этой схемы регулирования является необходимое присутствие некоторой пульсации напряжения на выходе, так как напряжение постоянного тока варьируется между двумя уставками управления напряжением. Кроме того, это пульсирующее напряжение изменяется по частоте в зависимости от тока нагрузки, что затрудняет окончательную фильтрацию постоянного тока.Цепи регулятора пульсаций, как правило, немного проще, чем схемы переключателя, и они не должны обрабатывать высокие напряжения в линии питания, с которыми должны работать переключающие транзисторы, что делает их более безопасными в эксплуатации.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Какие они? (Плюс принципиальная схема)

Что такое регулируемый источник питания?

Регулируемый источник питания преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток (постоянный ток). Регулируемый источник питания используется для обеспечения того, чтобы выходной сигнал оставался постоянным даже при изменении входа.

Стабилизированный источник питания постоянного тока также известен как линейный источник питания, он представляет собой встроенную схему и состоит из различных блоков.

Регулируемый источник питания принимает входной переменный ток и обеспечивает постоянный выход постоянного тока. На рисунке ниже показана блок-схема типичного стабилизированного источника постоянного тока.

Основные строительные блоки регулируемого источника питания постоянного тока следующие:

1. Понижающий трансформатор
2. Выпрямитель
3. Фильтр постоянного тока
4. Регулятор

(Обратите внимание, что в нашей цифровой электронике MCQ много электрические вопросы, относящиеся к этим темам)

Работа регулируемого источника питания

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор понижает напряжение в сети переменного тока до необходимого уровня.Коэффициент трансформации трансформатора регулируется таким образом, чтобы получить необходимое значение напряжения. Выход трансформатора используется как вход в схему выпрямителя.

Выпрямитель

Выпрямитель — это электронная схема, состоящая из диодов, которая выполняет процесс выпрямления. Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения или тока в соответствующую постоянную (постоянную) величину. На вход выпрямителя подается переменный ток, а на выходе — однонаправленный пульсирующий постоянный ток.

Хотя технически можно использовать однополупериодный выпрямитель, его потери мощности значительны по сравнению с двухполупериодным выпрямителем. Таким образом, двухполупериодный выпрямитель или мостовой выпрямитель используется для выпрямления обоих полупериодов переменного тока (двухполупериодное выпрямление). На рисунке ниже показан двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов с p-n переходом, подключенных, как показано выше. В положительном полупериоде питания напряжение, наведенное на вторичной обмотке электрического трансформатора i.е. ВМН положительный. Следовательно, точка E положительна по отношению к F. Следовательно, диоды D ₃ и D ₂ смещены в обратном направлении, а диоды D ₁ и D ₄ смещены в прямом направлении. Диод D ₃ и D ₂ будет действовать как разомкнутые переключатели (практически наблюдается некоторое падение напряжения), а диоды D ₁ и D ₄ будут действовать как замкнутые переключатели и начнут проводить ток. Следовательно, выпрямленный сигнал появляется на выходе выпрямителя, как показано на первом рисунке.Когда напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, то есть VMN, отрицательно, D ₃ и D ₂ смещены в прямом направлении, а два других смещены в обратном направлении, и на входе фильтра появляется положительное напряжение.

Фильтрация постоянного тока

Выпрямленное напряжение выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока с очень высокой степенью пульсации. Но мы не хотим этого, мы хотим, чтобы сигнал постоянного тока был чистым, без пульсаций. Следовательно, используется фильтр. Используются различные типы фильтров, такие как конденсаторный фильтр, LC-фильтр, входной фильтр дросселя, фильтр π-типа.На рисунке ниже показан конденсаторный фильтр, подключенный вдоль выхода выпрямителя, и результирующая форма выходного сигнала.

Когда мгновенное напряжение начинает увеличивать заряд конденсатора, он заряжается, пока форма волны не достигнет своего пикового значения. Когда мгновенное значение начинает уменьшаться, конденсатор начинает экспоненциально и медленно разряжаться через нагрузку (в данном случае вход регулятора). Следовательно, получается почти постоянное значение постоянного тока с очень меньшим содержанием пульсаций.

Регламент

Это последний блок в регулируемом источнике питания постоянного тока.Выходное напряжение или ток будут изменяться или колебаться при изменении входа от сети переменного тока или из-за изменения тока нагрузки на выходе регулируемого источника питания или из-за других факторов, таких как изменения температуры. Эту проблему можно устранить с помощью регулятора. Регулятор будет поддерживать постоянный выход даже при изменениях на входе или любых других изменениях. В зависимости от их применения можно использовать последовательный стабилизатор на транзисторах, стабилизаторы с постоянной и регулируемой интегральной схемой или стабилитрон, работающий в стабилитроне.Такие микросхемы, как 78XX и 79XX (например, IC 7805), используются для получения фиксированных значений напряжений на выходе.

С помощью таких микросхем, как LM 317 и 723, мы можем регулировать выходное напряжение до необходимого постоянного значения. На рисунке ниже показан регулятор напряжения LM317. Выходное напряжение можно регулировать, регулируя значения сопротивлений R ₁ и R ₂ . Обычно конденсаторы связи емкостью от 0,01 мкФ до 10 мкФ необходимо подключать на выходе и входе для устранения входного шума и переходных процессов на выходе.В идеале выходное напряжение задается как


На рисунке выше показана полная схема стабилизированного источника питания + 5 В постоянного тока.