Источник питания 5 Вольт, 21 Ампер
Почти любая электронная схема – от простых схем на транзисторах и операционных усилителях и до сложнейших микроконтроллерных систем – требует для работы источника стабилизированного питания. Легко построить такой источник, используя отрицательную обратную связь и сравнивая выходное постоянное напряжение с некоторым постоянным опорным напряжением. Лабораторный стенд питания, отдающий в нагрузку ток до 21 ампера, надежно работает при организации питания различных экспериментальных схем. Стабильность выходного напряжения и большой выходной ток делают удобным и надежным источник питания мощностью 110 ватт.
Традиционные источники питания с низкочастотным трансформатором, выпрямителем и стабилизатором с непрерывным способом стабилизации просты, надежны, почти не создают электромагнитных помех. Сравнение с импульсными источниками питания, обладающими повышенной сложностью, трудностями, связанными с оптимизацией их энергетических и качественных показателей, сравнительная дороговизна высоковольтных переключающих транзисторов, часто выходящих из строя из-за неправильного проектирования и монтажа источника питания позволяет отдать предпочтение традиционным источникам питания при сжатых сроках изготовления и ограниченном бюджете.
Параметры источника питания:
Напряжение питания……………переменное 220 вольт ± 12%
Выходное напряжение…………постоянное +5 вольт ± 5%
Максимальный выходной ток…21 ампер
Уровень пульсаций…………….30 милливольт
Стабилизатор напряжения
Стабилизатор предназначен для дальнейшего подавления пульсаций, содержащихся в постоянном напряжении, поступающем от выпрямителя через конденсаторный фильтр. Стабилизатор сглаживает пульсации, оставшиеся в постоянном напряжении после конденсаторного фильтра и снижает зависимость выходного напряжения источника питания от колебаний напряжения сети 220 Вольт, 50 Герц.
Стабилизатор представляет собой схему с последовательно-параллельной обратной связью. Снижение выходного напряжения, вызванное повышением тока нагрузки и изменения напряжения вызванными другими причинами, компенсируются благодаря сравнению усилителем разности опорного напряжения и выходного. Если выходное напряжение становится больше опорного, то напряжение на выходе усилителя разности уменьшится, тем самым, обеспечивая снижение выходного напряжения.
Нестабилизированное напряжение около 15 вольт питает источник опорного напряжения, состоящий из диодного ограничителя тока VD1, стабилитрона VD2 и резисторов R3, RP1, R11. Усилитель разности, состоящий из транзисторов VT4, VT5 и резисторов R1, R2 и R12 питается от входного нестабилизированного напряжения. Выходом источника опорного напряжения является подвижный контакт переменного резистора RP1, соединенный с входом усилителя разности, которым является база транзистора VT4. Вторым входом усилителя разности является база транзистора VT5, соединенная с выходом стабилизатора напряжения. Выход усилителя разности – коллектор транзистора VT5.
Основные компоненты регулирующего элемента – транзисторы VT2 и VT3, управляемые транзистором VT1. База VT1 соединена с выходом усилителя разности. При изменении напряжения на коллекторе VT5 изменяется напряжение на выходе источника питания. Через резистор R2 протекает ток базы, необходимый для работы составного транзистора – VT1 и VT2, VT3.
Разность напряжений между опорным напряжением и выходным источника питания помноженная на коэффициент усиления усилителя разности алгебраически складывается с напряжением на базе транзистора VT1, создаваемым током через резистор R2.
Регулирующий элемент – составной транзистор VT1 и VT2, VT3, в котором VT1 предназначен для уменьшения управляющего тока регулирующего элемента. Транзистор средней мощности VT1 управляет током, поступающим на базы параллельно включенных мощных транзисторов VT2 и VT3. Транзисторы VT2 и VT3 – проходные. При малом выходном токе коллекторный ток транзистора VT1 имеет малое значение, так как сопротивление цепи соединенной параллельно R4 неизменно, ток эмиттера VT1 поддерживается на неизменном уровне. Из-за разброса напряжения база-эмиттер включенных параллельно проходных транзисторов необходимо последовательно с эмиттером проходного транзистора включать группы резисторов R5-R7 и R8-R10. Небольшое сопротивление создаваемое параллельно включенными резисторами R5-R7 и R8-R10 приблизительно одинаково распределяют ток между проходными транзисторами VT2 и VT3.
Одновременно с выравниванием токов резисторы R5-R10 защищают источник питания от выхода из строя при кратковременной перегрузке. Конденсатор С2 подавляет высокочастотную составляющую пульсаций выходного напряжения источника питания.
Компоненты стабилизатора напряжения
Конденсаторы K73-16 можно заменить на другой тип K73-17 или зарубежные аналоги. Резисторы R1-R4, R11 и R12 мощности от 0,125 Вт и более, выводные или планарные. Мощность резисторов R5-R10 зависит от максимального тока нагрузки, требуемого от источника питания. Если ток не будет превышать 10 ампер, то резисторы R5-R10 можно установить мощностью 2 ватта, при максимальном токе нагрузки 5 ампер можно установить мощностью 1 ватт. Вместо стабилитрона SZ/BZX84C5V6LT1/T3,G можно применить стабилитрон другого типа с напряжением стабилизации 5,6 вольт и диапазоном тока стабилизации содержащим величину 5 миллиампер, обеспечиваемую диодным ограничителем тока. Применение транзисторов TIP3055 обусловлено наибольшим током нагрузки.
Суммарный наибольший ток двух TIP3055 составляет 30 ампер. При допустимом наибольшем токе нагрузки 21 ампер остается запас на кратковременную перегрузку около 30 %. Если выходной ток 21 ампер не требуется можно применить другие транзисторы, ориентируясь на требуемый ток нагрузки. Два проходных транзистора нужно обязательно установить на один радиатор для обеспечения одинакового температурного режима. Вывод коллектора у TIP3055 соединен с металлическим элементом корпуса. Два мощных транзистора можно устанавливать на один радиатор, так как коллекторы мощных транзисторов объединены в схеме стабилизатора. Радиатор следует применить наиболее возможного размера, исходя из полного использования объема корпуса прибора.
Источник нестабилизированного напряжения 15 вольт
В состав источника питания входит схема, преобразующая переменное напряжение 220 вольт в постоянное 15 вольт – источник нестабилизированного напряжения. Выход источника нестабилизированного напряжения 15 вольт подключается к входу стабилизатора постоянного напряжения.
При сборке сетевой шнур подключается к винтовым клеммам автоматического выключателя Q1. Для индикации включения прибора и наличия напряжения 220 вольт служит светодиодная лампа h2. Трансил-диод VD1 защищает источник питания от бросков повышенного напряжения. Конденсаторы C1-C4 снижают уровень помех, создаваемых источником питания в сети 220 вольт и одновременно снижают прохождение высокочастотных помех из сети в источник питания. Переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 величиной 16,5 вольт выпрямляется диодным мостом VD2. Конденсаторы большой емкости С5-С9 снижают пульсации в выпрямленном напряжении. Большая суммарная емкость конденсаторов обусловлена током нагрузки источника питания.
Компоненты источника нестабилизированного напряжения
Выбор трансформатора производится в зависимости от наибольшего тока, потребляемого нагрузкой. Оптимальная вторичная обмотка – рассчитанная на напряжение 16,5 вольт. Если это напряжение выше применить трансформатор можно.
Увеличение напряжения вторичной обмотки создаст запас по напряжению при уменьшении напряжения сети 220 вольт, но одновременно возрастет бесполезно теряемая мощность на нагрев транзисторов, установленных на радиатор. Применять трансформатор с выходным напряжением более 20 вольт не следует. Напряжение менее 16,5 вольт с вторичной обмотки нежелательно. Падение напряжения на диодном мосте составит около 1,2 вольта, снижать напряжение на входе стабилизатора менее 15 вольт не следует, иначе возрастут пульсации на выходе источника питания. Выбрать компромисс между запасом по падению напряжения сети 220 вольт и нагревом мощных транзисторов следует в каждом конкретном случае в зависимости от максимального тока нагрузки. Перед сборкой источника питания обязательно проверьте трансформатор на способность отдавать в нагрузку требуемый ток. Для этого к контактам вторичной обмотки необходимо подключить нагрузку, сопротивление которой вычислено по закону Ома. Полученное сопротивление следует умножить на коэффициент 0,7 для создания запаса по току.
Потребляемый ток необходимо контролировать амперметром переменного тока. Проверка работы трансформатора с использованием нагрузки должна продолжаться не менее часа. В результате проверки не должно быть сильного нагрева трансформатора относительно окружающих предметов.
Автоматический выключатель Q1 устанавливается на DIN-рейку, которая прикреплена к передней панели источника питания. Q1 одновременно выполняет две функции: тумблера питания и устройства защиты от перегрузки по току. Выбрать автоматический выключатель нужно другой с меньшим током срабатывания защиты, если уменьшается максимальный ток нагрузки. Лампа Н1 и автоматический выключатель Q1 соединяются проводами используя винтовые контакты. Трансил-диод VD1 и конденсаторы С1…С4 размещаются на отдельной печатной плате. Диодный мост VD2 следует установить на радиатор. Монтаж цепей, находящихся после выхода вторичной обмотки следует выполнять проводом не менее 2,5 квадратных миллиметров.
Литература:
П.
Хоровиц, У. Хилл Искусство схемотехники.
http://www.futurlec.com/Transistors/TIP3055.shtml
http://www.electronica-pt.com/datasheets/bd/BD235.pdf
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/99261/CENTRAL/2N2924.html
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/83924/MOTOROLA/BZX84C5V6LT1.html
Диодный источник тока Денисов П. К. http://www.rlocman.ru/review/article.html?di=141588
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Схема 1 | |||||||
| VT1 | Биполярный транзистор | BD233 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VT2, VT3 | Биполярный транзистор | TIP3055 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VT4, VT3 | Транзистор | 2N2924 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD1 | Диод | 1N5314 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
| VD2 | Стабилитрон | BZX84C5V6 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| С1 | Конденсатор | 1 мкФ 63 В | 1 | К73-16 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С2 | Конденсатор | 0. 22 мкФ 63 В | 1 | К73-16 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R1-R3, R12 | Резистор | 3.9 кОм | 4 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R5-R10 | Резистор | 0.1 Ом | 6 | С5-16 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R11 | Резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Переменный резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| Схема 2 | |||||||
| VD1 | Защитный диод | 1V5KE350CA | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD2 | Диодный мост | 36MD10A | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| С1-С4 | Конденсатор | 0. | 4 | К73-16 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| С5-С9 | Электролитический конденсатор | 10000 мкФ 35 В | 5 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Н1 | Светодиодная лампа | СКЛ-14БЛ-220П | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Q1 | Автоматический выключатель | ВА-2010-S 2p 4A | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Т1 | Трансформатор | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| Добавить все | |||||||
Скачать список элементов (PDF)
Теги:
- Блок питания
В продолжение актуальной темы автомобильных преобразователей напряжения хотим уделить также внимание бестрансформаторным преобразователям напряжения. Принцип работы практически такой же. Разница лишь в конструктивном исполнении выходного каскада. С одной стороны, убрав импульсный трансформатор, схема преобразователя напряжения заметно упрощается, уменьшаются габариты и вес. Но с другой – при бестрансформаторном способе отсутствует гальваническая развязка от аккумулятора и для реализации двуполярного питания необходимо собирать две схемы. Также затруднено получение на выходе бестрансформаторного преобразователя напряжения большего по сравнению с входящим напряжения. Обычно в бестрансформаторных вариантах Uвх?Uвых (но не всегда, в зависимости от топологии). Такие преобразователи напряжения собираются на современной элементной базе и также содержат ШИМ — контроллеры с выходными каскадами на мощных транзисторах для обеспечения повышенной максимально допустимой силы тока. В рамках нашей сегодняшней статьи рассмотрим ШИМ контроллеры LM5088 и LM3488. ШИМ — контроллер LM5088 конца 2008 года выпуска, а LM3488 значительно моложе – конец 2010 года. На вход преобразователя напряжения в первом случае можно подавать от 4,5 до 75 вольт, во втором – от 2,97 до 40 вольт. Устройство рассчитывается на любое выходное напряжение относительно входного по формулам. В зависимости от этого подбираются номиналы применяемых радиодеталей. Приведенные ШИМ контроллеры обеспечивают высокий выходной ток преобразователя, который составляет 10 ампер. Частота LM5088 задается в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц. КПД очень высокий – 97%. ШИМ — контроллер LM5088 выпускается в двух исполнениях: Упрощенная схема бестрансформаторного преобразователя напряжения на LM5088: Назначение некоторых выводов: RAMP – используется для режима управления. Конденсатор Cramp рекомендуется выбирать из диапазона 100…2000 пФ; RT/SYNC – задающий генератор частоты – частотный диапазон выбирается подбором резистора Rrt и лежит в диапазоне 50 кГц – 1 МГц; GND – земля; COMP – выходной вывод усилителя ошибки – составляет петлю с выводом FB; FB – вывод для сигнала обратной связи – соединен с инвертирующим входом усилителя ошибки, регулирует порог в 1,205 вольт; OUT – выходное (снимаемое) напряжение; SW – коммутационный узел – подключается к выходу силового транзистора; HG – подключается ко входу силового транзистора; VCC – выход смещающего регулятора – Cvcc – керамический разделительный конденсатор номиналом 0,1…10 мкФ.  Более подробно в datasheet на LM5088. Готовая схема бестрансформаторного преобразователя напряжения на LM5088, рассчитанная на выходное напряжение 5 вольт и ток до 7 ампер: Чтобы рассчитать устройство на другое напряжение и ток, можно воспользоваться либо формулами из datasheet, либо специальным калькулятором. Частота LM3488 задается в диапазоне от 100 кГц до 1 МГц с помощью одного внешнего резистора. Данный ШИМ – контроллер значительно проще и меньше по габаритам и представляет собой 8-ми контактную микросхему. Назначение выводов аналогичное, что и у ШИМ LM5088. Более подробные технические характеристики LM3488, как базового компонента бестрансформаторного преобразователя напряжения, а также различные диаграммы зависимостей напряжения, тока и частоты можно посмотреть в datasheet. Также можно в качестве примера привести схемы уже готовых бестрансформаторных преобразователей напряжения на LM3488. Вид двухсторонней печатной платы для последней схемы преобразователя напряжения таков: Но основная ценность ШИМ – контроллера LM3488 в том, что на его базе можно собрать отличный источник питания (точнее посредник, т.е. бестрансформаторный преобразователь) для усилителей мощности звуковой частоты. Нами были рассчитаны номиналы радиодеталей для схемы бестрансформаторного преобразователя напряжения, который может быть использован для питания популярного УМЗЧ на TDA7294. В качестве источника тока применяется автомобильный аккумулятор на 12 вольт. Все данные ниже на рисунках: Также похожее устройство можно собрать на базе ШИМ LM5022, только без выходного дросселя. Метки: полезно собрать Радиолюбителей интересуют электрические схемы: Преобразователь напряжения 12 — 220 Оставить комментарий |
Отличительной чертой современных ШИМ контроллеров для сборки на их базе бестрансформаторных преобразователей напряжения
Таим образом, делителем напряжения может быть установлен порог отключения преобразователя напряжения;
В заключение хочется отметить, что на современной элементной базе, в частности на контроллерах типа LM можно конструировать дешевые и простые в повторении бестрансформаторные преобразователи на любое необходимое в повседневной радиолюбительской практике напряжение.5 вольт 5 ампер LM338 регулятор напряжения
Киран Салим 3418 просмотров
В этом уроке мы собираемся сделать «регулятор напряжения 5 вольт 5 ампер».
Регулятор напряжения используется по двум причинам: для регулирования или изменения выходного напряжения схемы и для поддержания постоянного выходного напряжения на требуемом уровне, несмотря на колебания напряжения питания или тока нагрузки.
Нам нужны специализированные регуляторы напряжения высокой мощности для цепей высокого напряжения и сильного тока. Здесь мы разработали регулятор напряжения 5 В 5 А, чтобы обеспечить регулируемое выходное напряжение при выходном токе 5 А, с помощью регулируемого стабилизатора IC LM338 на 5 А от Texas Instruments. Он прост в использовании, поскольку для установки выходного напряжения требуется всего два резистора.
Кроме того, его схема регулирования нагрузки и линейного регулирования делает его исключительно надежным по сравнению с другими коммерческими источниками питания. LM338 — это трехвыводной регулятор положительного напряжения с возможностью подачи тока силой 5 А в диапазоне выходных напряжений от 1,2 до 32 В. Он дает защищенный от короткого замыкания выход. Эта микросхема обеспечивает лучшую защиту от тепловой перегрузки и постоянное ограничение тока в зависимости от температуры.
Купить на Amazon
Аппаратные компоненты
Следующие компоненты необходимы для изготовления схемы регулятора напряжения 5 В
Sr. No | Components | Components | Qty | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | IC | LM338 | 1 | |
| 2 | Ceramic Capacitor | 0.1µF, 1µF | 1,1 | |
| 3 | Резистор | 270 Ом | 1 | |
| 4 | .0036 | Connecting Wires | – | |
| 6 | Power Supply | 9V to 12V | 1 |
LM338 Pinout
For a detailed description of pinout, dimension features, and specifications download the datasheet of LM338
Схема регулятора напряжения 5 В
Пояснение к работе
Давайте посмотрим на схему.
ИС LM338 является основной частью схемы, она доступна в двух разных упаковках, и мы можем выбрать ее в зависимости от конструкции нашей схемы. LM338 имеет три контакта: первый контакт 1 — регулировочный, контакт 2 — выход, а контакт 3 — вход.
Во-первых, вам понадобятся только два резистора для установки постоянного выходного напряжения, здесь установка делителя напряжения осуществляется этими двумя резисторами R1 и R2, значение переменного резистора R2 определяет диапазон выходного напряжения от LM338. Теперь C1 и C2 представляют собой керамические конденсаторы, и они здесь обеспечивают функцию фильтра для входного и выходного источника питания. Используйте радиатор над LM338 для лучшей работы. Схема обеспечивает регулируемое выходное напряжение от 1,25 В до максимального приложенного входного напряжения, которое не должно превышать 35 В.
Применение
Лучше всего подходит для зарядных устройств, источников постоянного тока и регулируемых регуляторов.
Похожие сообщения:
Операционный усилитель.
Как подать напряжение −5 В на операционный усилитель?\$\начало группы\$
Это схема, которую я собираюсь реализовать на макетной плате.
У меня только микроконтроллер ESP32, поэтому я могу подать +5 В, но не знаю, как подать -5 В.
Если я изменю Vee на 0 В (GND на ESP32), схема не будет работать должным образом.
- источник питания
- операционный усилитель
- отрицательное напряжение
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Это схема, которую я собираюсь реализовать на макетной плате.
На вашем месте я бы не стал; Используемый операционный усилитель имеет максимальное напряжение питания 7 вольт, поэтому, если ваша новая комбинированная шина станет + и — 5 вольт, вы превысите максимальные номиналы операционного усилителя на 3 вольта.
Итак, это первое, что вам нужно исправить.
Если вам нужен быстрый способ создания временного источника — 5 вольт, используйте 9-вольтовую батарею и регулятор 7905. Если вам нужно более постоянное решение, ICL7660 выглядит сильным кандидатом: —
Изображение из ЦЕПЕЙ ICL7660.
Или вы можете использовать эквивалентный по выводам компонент линейной технологии: —
Изображение от безиндукторного преобразователя 5 В в -5 В.
\$\конечная группа\$
13
\$\начало группы\$
Вы можете сделать простой зарядный насос с отрицательным напряжением, используя прямоугольный сигнал на выходе вашего микроконтроллера. Следующая схема предполагает источник питания 3,3 В для микроконтроллера и выдает -2,7 В постоянного тока на нагрузку 10 кОм. Вы можете уменьшить это, используя кремниевые диоды (1N4148), а также использовать один из них, чтобы понизить 3,3 В до примерно 2,6 В постоянного тока.
Более высокий ток можно получить, используя буфер NPN/PNP.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Очень элегантный подход к созданию симметричных напряжений от одной 9-вольтовой батареи выглядит следующим образом:
Из материалов Eliott Sounds on HowTo Make a Soundcard DAQ
Назначение операционного усилителя — создать чистое заземление.
Обновление : @Andy Aka поднял очень важный момент. Вы не можете подавать более +/- 2,5 В на шины питания от этого операционного усилителя. Ищите альтернативу с размахом напряжения питания не менее 15 В.
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
Как подать напряжение −5 В на операционный усилитель?
Нет.
