Схема регулируемого блока питания

В процессе разработки и ремонта всевозможных электронных устройств используется различное оборудование. Среди них достаточно востребованной является схема регулируемого блока питания, применяемая во многих вариантах. Эти регулируемые блоки известны как лабораторные источники питания, имеющие большое количество модификаций.

Содержание

Источники питания линейного типа

Самыми первыми появились линейные блоки питания, которые используются до сих пор и относятся к устройствам с традиционными принципами работы.

Основными конструктивными элементами этих приборов являются понижающий трансформатор и автотрансформатор. Преобразование переменного напряжения в постоянное осуществляется с помощью выпрямителя. В большинстве известных моделей используются выпрямители с одним или четырьмя диодами, соединенными между собой в виде диодного моста.

Некоторые модели могут иметь индивидуальные конструктивные особенности, однако такие схемы используются гораздо реже и предназначены для конкретных ситуаций. В отдельных устройствах цепь дополняется специальным фильтром, установленным сразу за выпрямителем. Сам фильтр представляет собой конденсатор с высокой емкостью. Иногда линейные БП дополняются стабилизаторами тока и напряжения, фильтрами высокочастотных помех и другими элементами.

Среди специалистов, занимающихся ремонтом и обслуживанием электроники и радиотехники, наиболее популярны линейные блоки питания с возможной регулировкой напряжения в пределах от 0 до 30 вольт и силы тока – от 0 до 5 ампер. Как правило, это высокоточные устройства с легкими и тонкими настройками в рамках установленных номиналов. Большинство из них отличается двойным режимом функционирования, когда цифровым индикатором одновременно отображаются значения выходного тока и напряжения. Многие модели обеспечены защитой от токовых перегрузок и коротких замыканий.

Схема и принцип работы импульсных БП

Сегодня все большее предпочтение отдается источникам питания импульсного типа. Принцип действия этих устройств совершенно не такой, как у линейной аппаратуры. В данном случае переменное напряжение сети частотой 50 Гц, преобразуется в напряжение высокой частоты. Оно трансформируется до необходимых параметров, после чего осуществляется его выпрямление и фильтрация.

Непосредственное преобразование выполняется с помощью мощного транзистора, функционирующего в режиме ключа. Совместно с импульсным трансформатором они образуют схему преобразователя высокой частоты. Данное устройство позволяет создавать частоту в диапазоне 20-50 кГц, что в свою очередь дает возможность значительно уменьшить габариты импульсного трансформатора. В результате и сам блок питания становится легким и компактным.

Принцип действия импульсного блока можно рассмотреть на представленной схеме:

• Вначале напряжение поступает на сетевой фильтр, после чего попадает в выпрямитель. Здесь происходит выпрямление напряжения и фильтрация с помощью конденсатора.
• Далее через первичную обмотку W1 напряжение поступает в коллектор транзистора VT1, на который воздействует прямоугольный импульс. В результате, транзистор принимает открытое положение и пропускает сквозь себя нарастающий ток.
• Одновременно такой же самый ток проходит и через первичную обмотку трансформатора, вызывая тем самым возрастание магнитного потока и наведение во вторичной обмотке ЭДС самоиндукции.

Путем изменения продолжительности импульса в сторону увеличения, во вторичной цепи напряжение также будет увеличиваться за счет большего количества отдаваемой энергии. И, наоборот, с уменьшением длительности импульса, наступит снижение напряжения. Подобные манипуляции позволяют отрегулировать и стабилизировать выходное напряжение до нужного уровня. Формирование импульсов и управление ими осуществляется с помощью ШИМ-контроллера.

Регулировка и стабилизация

Для того чтобы стабилизировать выходное напряжение, на ШИМ-контроллер должна поступать информация о необходимых параметрах. Это мероприятие выполняется с использованием цепи обратной связи или слежения.

Данная логическая схема работает следующим образом: при снижении напряжения она увеличивает продолжительность импульса до того момента, пока выходное напряжение не наберет заданные параметры. В случае увеличения напряжения происходит обратный процесс. Таким образом, представленную схему можно считать регулирующим и стабилизирующим элементом.

В импульсных блоках питания цепи слежения могут быть организованы двумя способами – непосредственным и косвенным. Рассмотренный выше способ как раз и относится к первому варианту, поскольку для снятия напряжения обратной связи непосредственно используется вторичный выпрямитель. Для снятия того же самого напряжения, в косвенном варианте слежения, используется дополнительная обмотка импульсного трансформатора.

Плюсы и минусы различных типов устройств

В настоящее время все более широкую популярность завоевывают импульсные устройства, активно вытесняющие с электронного рынка неудобные и громоздкие линейные устройства. Несмотря на это, каждый из данных приборов обладает собственными достоинствами и недостатками.

Импульсные блоки обладают высоким стабилизирующим коэффициентом и КПД. Они отличаются более широким диапазоном входных напряжений и высокой мощностью, сравнительно с линейными приборами. Импульсные устройства совершенно не реагируют на качество подаваемого напряжения и его частоту. Они обладают незначительными габаритами и весом, что делает их очень удобными в транспортировке и эксплуатации. Стоимость таких приборов доступна практически всем потребителям.

Тем не менее, схема регулируемого блока питания импульсного типа имеет ряд заметных недостатков. В первую очередь это импульсные помехи, негативно влияющие на электронную аппаратуру. Сложные схемы делают устройство менее надежным. Из-за этого приборы не всегда удается отремонтировать собственными силами.

Линейные или трансформаторные блоки до сих пор используются благодаря простой и надежной конструкции всех моделей. Они легко поддаются ремонту с помощью недорогих запасных частей, не создают помех в окружающем пространстве.

Падение спроса на эти изделия прежде всего связано с большой массой и габаритными размерами, создающими неудобства при переносе и транспортировке. Сама конструкция отличается высокой металлоемкостью. Стабильность выходного напряжения находится в обратной зависимости с коэффициентом полезного действия устройства.

Благодаря широкому ассортименту, имеется возможность выбора того или иного прибора для конкретных целей. Для использования в определенных условиях специалисты могут самостоятельно изготовить блок питания по заданной схеме со всеми необходимыми параметрами.

Регулируемый источник питания: как сделать самому

Перед сборкой нужно учесть все факторы, которые могут помочь или, наоборот, помешать работе. Любой блок питания состоит из трансформатора, преобразователя, индикатора с амперметром и вольтметром, транзистора и других деталей, без которых прибор не сможет работать. Нужно заранее продумать защиту от сильных и слабых токов во избежание нештатных ситуаций. В случае неправильного подключения, пайки или монтажа аппаратура может просто перегореть.

Типовая схема, приведенная на рисунке, рассчитана для универсального типа сборки и может быть собрана даже начинающим специалистом. Все детали доступны, собираются просто и быстро, дальнейшая настройка несложная.

Готовый прибор должен отвечать определенным требованиям, которые нужно знать заранее. Регулировка и стабилизация на выходе обеспечивается в диапазоне от 3 до 24 вольт, при минимальной токовой нагрузке 2 ампера. Кроме того, предусматривается устройство нерегулируемого выхода на 12 или 24 В с большой нагрузкой по току. Первый выход оборудуется с помощью интегрального стабилизатора, а второй – за диодным мостом, в обход стабилизирующего элемента.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Стабилизаторы напряжения переменного тока: принцип работы + схемы

Какой стабилизатор напряжения лучше купить — ТОП лучших для дома, дачи, котла, холодильника в 2023 году

Топ лучших мультиметров

Стабилизатор напряжения для телевизора — нужен ли и как его выбрать

Схема стабилизатора напряжения

Регулируемый блок питания с защитой от превышения тока нагрузки

В статье описывается простой блок питания на трех микросхемах — К157ХП2, LM358N, К142ЕН19 и транзисторе КТ827А. Выходное напряжение можно регулировать в пределах от 1,3В до 24В, при этом номинальный ток нагрузки равен 3А. Схема стабилизатора блока питания имеет защиту от превышения тока нагрузки.

Схема блока питания показана на рисунке 1.

В качестве сетевого трансформатора применен трансформатор от старых телевизоров ТС-180.

С трансформатора сматываются все вторичные обмотки, оставляют только первичную. Наматывают новую вторичную обмотку, состоящую из 180 витков обмоточного провода диаметром 1,5мм. По 90 витков на каждой катушке трансформатора. При этом выходное переменное напряжение на выходе трансформатора в режиме ХХ должно быть примерно 22 вольта. Превышать этот уровень не следует, так как после выпрямления диодами VD1 и VD2 и фильтрации конденсатором С3, состоящего из трех конденсаторов по 2200,0×50В, значение этого напряжения будет уже равно его амплитудному значению 32 вольта, а это предел напряжения питания микросхемы DA1 LM358N.

Схема выпрямителя двухполупериодная со средней точкой. Заметьте, что средняя точка соединена с общим проводом через резистор R1, являющий датчиком тока для схемы защиты от короткого замыкания.

В качестве регулирующего транзистора применен отечественный биполярный составной n-p-n транзистор КТ827А

Работа схемы

Стабилизатор напряжения блока питания реализован на операционном усилителе микросхемы DA1.2, являющимся усилителем ошибки. Опорное напряжение для этого усилителя берется с микросхемы стабилизатора напряжения DA3 К157ХП2, имеющей внутренний термостабильный источник опорного напряжения (ИОН) 1,3 В. Выводы этого стабилизатора скоммутированы на минимальное выходное напряжение, т.е. 1,3В. Отсюда и минимальное выходное напряжение блока питания, ему равное.

На инвертирующий вход DA1.2 подается часть выходного напряжения блока питания через резистивный делитель R10 и R11. От величины резистора R11 зависит максимальное выходное напряжение БП. Если вам нужно другое максимальное напряжение, то его можно вычислить по формуле приведенной ниже.

Допустим нам нужно на выходе максимальное напряжение 12 вольт. Переменное сопротивление оставляем с величиной 1,5 кОм. Опорное напряжение у нас 1,3 В. Вычисляем R10.

С выхода усилителя ошибки сигнал поступает через ограничивающий резистор R9 на базу управляющего транзистора VT1. В сбалансированном режиме схемы напряжение на движке переменного резистора R10 всегда будет равно напряжению ИОН. «Шаг влево, шаг вправо» этого напряжения будет вызывать соответствующую реакцию усилителя ошибки. Допустим, по какой-то причине просело напряжение на выходе БП, уменьшилось напряжение и на инвертирующем входе DA1.2 относительно напряжения ИОН 1,3В. Значит, увеличится выходное напряжение ОУ и соответственно на базе транзистора VT1. Транзистор приоткроется до такого состояния, при котором напряжение на движке R10 сравняется с 1,3В. Если напряжение на выводе 2 будет больше 1,3 вольта, то транзистор VT1 будет закрываться. Я это к чему. Что если вообще выключить опорное напряжение на выводе 3, то регулирующий транзистор полностью закроется.

А на этом и построена схема защиты от превышения тока нагрузки.

Микросхема DA3 имеет вывод Вкл\Выкл – 9. Если на его подать напряжение больше 2 вольт, то стабилизатор этой микросхемы начинает работать в штатном режиме, если это напряжение снять, то стабилизатор выключается, что мне очень нравится, полностью, выходное напряжение практически равно нолю. А теперь рассмотрим полный алгоритм работы схемы защиты. Допустим нам надо огранить ток нагрузки на уровне 3А. Протекая через резистор R1, этот ток вызовет на нем падение напряжения U=IxR =3×0,05=0,15B. Это напряжение усилится ОУ DA1.1 до уровня, в нашем случае, равном 5В. Что бы получить такое напряжение, надо, чтобы Кус этого усилителя был равен 5B/0,15И = 33,33 (3). А Кус зависит от соотношения величин резисторов R2 и R4. Кус = R4/R2, 4700/100 = 47. Естественно величину резистора R4 надо уменьшить до 3300Ом. С выхода усилителя напряжения датчика тока сигнал подается на делитель напряжения 1:2 – R5 и R6. В конечном итоге на вход компаратора, роль которого выполняет параллельный стабилизатор напряжения DA2 К142ЕН19 с напряжение ИОН, равному 2,5 вольта, подается сигнал величиной два с половиной вольта. Если ток нагрузки увеличится, то увеличится и напряжение на входе 1 микросхемы DA2 относительно напряжения ИОН, а это приведет к открыванию внутреннего транзистора данной микросхемы, возникнет ток, протекающий от плюсовой шины через резистор R7, светодиод оптрона U1, К-Э внутреннего транзистора DA2, общий провод. Светодиод засветится, тиристор оптрона откроется и зашунтирует вывод 9 DA3 на общий провод. Стабилизатор DA3 выключится, пропадет напряжение на выводе 3 микросхемы DA1.2, и наконец-то закроется транзистор VT1. Напряжение на выходе БП упадет практически до нуля. Для возвращения схемы после устранения перегрузки в рабочее состояние достаточно нажать и отпустить кнопку SB1. Имейте ввиду, что время срабатывания защиты очень маленькое. Поэтому могут быть проблемы с подключением емкостных нагрузок, Если время заряда емкости нагрузки будет больше времени срабатывания защиты, то защита постоянно будет такую нагрузку отключать.

На этом все. Успехов. К.В.Ю.

Скачать статью

Регулируемый-блок-питания-с-защитой-от-КЗ (1280 Загрузок)

Цоколевка оптрона АОУ103

Возникли вопросы по распиновке данного оптрона. Вот два варианта ее из двух разных справочников. Так что лучше проверить цоколевку вашего оптрона тестером.

Просмотров:8 034

Метки: Блок питания, Защита, регурируемый

Блок питания переменного напряжения с использованием LM317

8 февраля 2022 г. 8 февраля 2021 г. by Electro Gadget

В этом проекте я покажу вам, как сделать источник питания переменного напряжения 0-35 В / 10 А с использованием LM317, который вводит источники переменного тока (220–230 В переменного тока) и выводит постоянное напряжение и ток. Блок питания переменного напряжения обычно используется для регулирования напряжения в современной технической промышленности, лабораториях и хобби. Эта микросхема имеет возможность управлять защитой от перенапряжения, внутренним контролем тока, защитой от перегрузки и многим другим. Еще одна важная вещь заключается в том, что этот источник питания с регулируемым напряжением может быть изготовлен с использованием всего нескольких компонентов. Таким образом, микросхема регулятора LM317 очень эффективна и дешева в использовании и сборке в схеме. Эта микросхема имеет регулируемое выходное напряжение от 1,28 В до 12 В и максимальный ток 1,5 А. Дан пошаговый процесс создания принципиальных схем.

Полноволновый выпрямитель, обязательный к прочтению

Содержание

Тумблер

Что такое регулируемый источник питания?

Регулируемый источник питания — это устройство, которое позволяет управлять постоянным выходным напряжением постоянного тока на нагрузке с помощью внешнего источника, т. е. ручки или потенциометра. Источник питания с регулируемым напряжением — это тот, у которого есть возможность регулирования и регулировки. Регулируемый источник питания означает, что выходное сопротивление очень мало.

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

• Регулятор напряжения LM317
• 12-0-12 Понижающий трансформатор
• 1N4007 Диод
• 220 Ом Резистор
• Переменный резистор 10 кОм
• 0,1 мкФ Керамический конденсатор
• 1 мкФ/50 В Электролитический конденсатор

Соединение цепи

В данном источнике питания с регулируемым напряжением используется понижающий трансформатор типа 12-0-12 переменного тока. Любой конец вторичной обмотки и центральная лента трансформатора соединены с мостовым выпрямителем. Мостовой выпрямитель выполнен путем соединения четырех диодов (1N4007) друг с другом, обозначенных на принципиальных схемах как D1, D2, D3 и D4. Катод D1 и анод D2 подключены к любой концевой клемме, а катод D4 и анод D3 подключены к центральному отводу вторичной обмотки. Подключены катоды диодов (Д2 и Д3), из которых выведен один вывод для вывода выпрямителя, и подсоединены аноды диодов (Д1 и Д4), из которых выведен другой вывод для вывода двухполупериодного выпрямителя.

Керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ подключен между выходными клеммами двухполупериодного выпрямителя. Для регулирования напряжения параллельно конденсатору подключен стабилизатор LM317. Переменный резистор 10 кОм включен в делитель напряжения с ИС регулятора для регулировки напряжения, а конденсатор 1 мкФ/50В подключен параллельно выходу для компенсации переходных токов. Для защиты от короткого замыкания между клеммами входного и выходного напряжения регулятора напряжения IC подключен защитный диод.

Принцип работы источника питания с регулируемым напряжением

В этом источнике питания с регулируемым напряжением напряжение основного источника питания составляет 220–230 В переменного тока, которое в дальнейшем необходимо понизить до 12 В. Для снижения напряжения 220 В переменного тока до 12 В переменного тока используется понижающий трансформатор. Использование трансформатора позволяет формировать на входе как положительное, так и отрицательное напряжение.

Пониженное переменное напряжение необходимо преобразовать в постоянное для использования. Выпрямление – это процесс преобразования переменного напряжения в постоянное. В этой схеме источника питания с регулируемым напряжением для преобразования 12 В переменного тока в 12 В постоянного тока используется двухполупериодный мостовой выпрямитель. В двухполупериодном мостовом выпрямителе четыре диода (1N4007) соединены таким образом, что ток через них протекает только в одном направлении. Во время двухполупериодного выпрямления два диода смещаются в прямом направлении, а два других диода смещаются в обратном направлении.

Во время положительного полупериода диоды D2 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D3 смещены в обратном направлении, и ток течет соответственно через выходные клеммы D2 и D4. Во время отрицательного полупериода диоды D1 и D3 смещены в прямом направлении, а диоды D4 и D2 смещены в обратном направлении, и ток течет через D1 и D3. Направление обоих текущих путей одинаково.

Фильтрация — это процесс обработки сигнала постоянного тока с помощью конденсатора. Выход двухполупериодного выпрямителя не является чистым напряжением постоянного тока. Это будет смешано с некоторыми шумами, называемыми рябью. Поэтому его необходимо отфильтровать, подключив конденсатор параллельно выходу двухполупериодного выпрямителя. Конденсатор заряжается и разряжается в течение цикла, давая на выходе чистое и выпрямленное напряжение постоянного тока. Но мы не можем убрать все пульсации с выпрямителя. Итак, к выходу схемы выпрямителя подключен конденсатор 100 мкФ/25В. Этот конденсатор действует как фильтрующий конденсатор, который отводит весь переменный ток через него на землю. На выходе оставшееся среднее постоянное напряжение фильтруется и устраняется пульсация. Конденсатор 0,1 мкФ используется для фильтрации сигнала переменного тока.

LM317 — микросхема положительного регулятора напряжения. Микросхема имеет три контакта: (1. Входной контакт, на который можно подавать около 40 В постоянного тока, 2. Выходной контакт, который управляет выходным напряжением в диапазоне от 1,25 В до 37 В постоянного тока, и 3. Регулировочный контакт, который используется для изменения выходного напряжения. соответствует приложенному входному напряжению). Для входного напряжения до 40 В выходное напряжение может варьироваться от 1,25 В до 37 В постоянного тока.

В этом источнике питания с регулируемым напряжением для установки желаемого напряжения на выходе LM317 между выходным контактом и землей используется резистивный делитель напряжения (переменный резистор). Величина резистивного делителя напряжения составляет 100 кОм, что позволяет обеспечить требуемый диапазон напряжений на выходе. Регулируя потенциометр, эта цепь питания с регулируемым напряжением может получить желаемое напряжение.

LM317 обеспечивает стабильное опорное напряжение 1,25 В на регулировочном штифте. LM317 обеспечивает минимальный ток нагрузки 10 мА.

Зачем использовать стабилитрон в блоке питания?

Зенеровский диод широко используется в качестве источника опорного напряжения и шунтирующего регулятора для управления напряжением в небольшой цепи. Его можно использовать для получения стабилизированного выходного напряжения с минимальными пульсациями при различных условиях тока нагрузки. Когда напряжение нагрузки равно напряжению пробоя V _Z диода. Последовательный резистор ограничивает ток через диод и сбрасывает избыточное напряжение, когда диод открыт. Таким образом, вся схема может оставаться стабильной.

Применение источника питания с регулируемым напряжением

• Эта схема источника питания с регулируемым напряжением может использоваться в различных типах источников питания.
• Используется для подачи требуемого напряжения в соответствии с конкретным устройством и предотвращения повреждения устройства.

Добавьте эту регулируемую цепь тока к вашему блоку питания

Думая о настройке электронных сборок или ремонте, обычно необходимо иметь некоторое испытательное оборудование, способное производить определенное количество регулируемого тока. Мы могли бы, без сомнения, использовать мощные резисторы, которые мы можем настроить в соответствии с различными последовательными или параллельными комбинациями, однако это быстро становится раздражающим из-за его ограничений.

Кроме того, непрерывная регулировка невозможна, поскольку приходится иметь значительный диапазон мощностных сопротивлений, что делает вещи довольно хлопотными. Предложенная здесь схемная идея может быть эффективно использована в качестве регулируемого токового каскада в любой любительской лаборатории, главным образом потому, что позволяет решить эту проблему действительно удивительным образом, сохраняя при этом низкую себестоимость.

Действует, по сути, как электронный регулируемый ток от 0 до 10 А в нескольких диапазонах.

Таким образом, он может поглощать любой ток между этими двумя границами и при любом приложенном к нему напряжении в диапазоне от 3 до 80 В. Подводя итог, можно сказать, что эта конструкция отвечает большинству обычных требований в этой области.

Теорию конструкции довольно легко понять, проанализировав принципиальную схему. Фактическая нагрузка состоит из МОП-транзистора, или T1, который будет в значительной степени проводящим, работая на своем напряжении на затворе.

Для определения тока, протекающего через него, и, следовательно, тока, потребляемого нагрузкой, падение напряжения, которое она создает на низкоомном сопротивлении R1, измеряется операционным усилителем.

Интегральная схема IC2 оснащена улучшенным стабилитроном за счет включения некоторой электроники, которая позволяет вырабатывать невероятно стабильное напряжение 1,2 В на его выводах. Это напряжение генерируется на неинвертирующем входе IC1 после ослабления с помощью различных каскадов делителя напряжения, резисторов и потенциометров.

Инвертирующий вход IC1 получает напряжение, выведенное на клеммах R1; напряжение, которое в результате пропорционально току, потребляемому подключенной нагрузкой. Согласно стандартному правилу операционного усилителя, последний затем генерирует выходное напряжение, которое, следя за тем, чтобы почти все его входные напряжения обеспечивали примерно токопроводность T1 по отношению к требованиям. Переключатель S1 позволяет иметь 2 рабочих диапазона, используя довольно значительную скорость деления напряжения, регулируемую IC2.