Импульсный блок питание схема самостоятельной сборки

---

Импульсный блок питание, схема которого представлена в этой статье, собран на хорошо известной микросхеме IR2153 и предназначен для использования в усилителе мощности от 300 Вт до 500 Вт.

Благодаря исключительной энергоэффективности и отличной общей производительности таких устройств они в настоящее время очень востребованы на рынке. Импульсный источник питания постоянного тока (также известный как импульсный источник питания) регулирует выходное напряжение посредством процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Процесс ШИМ может генерировать некоторый высокочастотный шум, однако позволяет создавать импульсные источники питания с очень высоким КПД и малым форм-фактором. Благодаря хорошей конструкции импульсный источник питание, схема которого может иметь отличную регулировку нагрузки.

Представленный здесь источник питания имеет следующие особенности:

• В первичной обмотке данного трансформатора, а также в силовом тракте выходного напряжения установлена эффективная система защита от КЗ.
• Мягкий старт ИБП.
• Защита входной цепи, с помощью варистора предотвращает схему от бросков сетевого напряжения превышающего максимальное значение, а также от случайного подключения 380v.
• Особенность данной схемы заключается в ее простоте и доступности деталей.

Технические характеристики импульсный блок питание (данные приводятся именно для этой модели):

• Номинальная мощность на выходе — 300W
• Предельная мощность на выходе — 500W
• Номинальная рабочая частота — 50кГц
• Напряжение в выходной цепи — 2х35v (выходное напряжение можно создать любое, исходя из числа витков на трансформаторе).
• КПД — составляет 86%, опять же в зависимости от сердечника трансформатора.

Примечание: в этом устройстве задействован стандартный модуль управления импульсным блоком питания, схема которого скопирована из даташита на IR2153.

Схема импульсного блока питания имеет функцию защиты от возможной перегрузки БП и короткого замыкания в цепях питания. При этом, узел защиты обеспечивает подстройку требуемого порога срабатывания, путем установки необходимого значения тока на резисторе R10. Встроенный светодиод HL1 сигнализирует о включении защиты в момент появления нештатной ситуации. В том случае, когда сработала защита, указывая на неполадки в устройстве, то силовые цепи ИИП отключаются.

Сам же блок питания может прибывать в таком состоянии бесконечно долго, так как в этот момент ток потребляемый устройством, практически равен току холостого хода прибора. В представленном здесь источнике питания порог защиты установлен на отключение силовой цепи при превышении мощности более 310 Вт в нагрузке.

Такая технология построения защитной функции дает гарантию, что БП не пострадает в следствии перегрузки, которая влечет за собой перегрев устройства. В данной модели ИБП, функцию токового датчика выполняют постоянные резисторы, последовательно включенные в цепь первичной обмотки импульсного трансформатора. Такой вариант использования гасящих резисторов позволил обойтись без установки дополнительного трансформатора по току.

Принцип работы схемы защиты такой: в случае короткого замыкания или чрезмерной нагрузки, напряжение на базе транзистора VT1, поступающее через сопротивление R11, может составлять от 0,5v до 0,8v, в следствии чего сработает защита. При этом питающее напряжение микросхемы IR2153 за счет шунтирования будет переключено на «землю». Тем самым, автоматически будет отключен драйвер и сам блок питания. После устранения проблемы в схеме БП, повлекшая за собой отключение устройства, подача напряжения питания на драйвер, также автоматически включится. То есть, блок питания начнет работать в прежнем режиме.

Схема импульсного блока питания обладает функцией мягкого старта, а именно, при включении устройства в сеть, встроенная цепочка защиты созданная на резисторе R6, лимитирует пусковой ток. Это существенно оберегает силовые ключи от пробоя и продлевает срок их службы.

Далее, этим урезанным током происходит зарядка электролитического конденсатора C10 и остальных емкостей во вторичной цепи. Данный процесс выполняется за несколько долей секунд, после того как все емкости будут полностью заряжены и ток потребления станет минимальным, включается реле К1 и замыкает гасящий резистор R6. Таким образом полный ток начнет поступать в схему устройства, обеспечивая его работу на заданную мощность.

Драйвер, через цепочку, собранную на диоде и гасящим сопротивлении, получает питающее напряжение прямо от сети 220v. Отличие этой схемы заключается в том, что в стандартных схемах запитка драйвера выполняется от цепи +310v, из точки после выпрямителя, а здесь непосредственно от 220v. Тем самым мы получаем несколько положительных моментов:

1. Мощность гасящего резистора будет значительно снижена, тем самым уменьшается выделение общего количества тепла на печатной плате у увеличивается суммарный КПД устройства.
2. Питающее напряжение на драйвер поступает с незначительным уровнем пульсаций, что не скажешь о подачи напряжения по тракту +310v.

Во входной цепи блока питания расположен варистор, который предназначен для контроля скачков сетевого напряжения, превышающего максимальное значение. В случае возникновения нештатной ситуации в силовой цепи БП, на варисторе моментально уменьшается его собственное сопротивление, что приводит к короткому замыканию и сгоранию плавкого предохранителя F1.

Ниже предлагается описание как я испытывал на максимальной мощности собранный мной импульсный блок питание, схема которого представлена выше.

В процессе тестирования БП я использовал эквивалент нагрузки собранный на четырех керамических резисторах проволочного типа, с мощностью рассеивания 25 Вт. При этом эти сопротивления я размещал в коробке с чистой водой для более интенсивного охлаждения. Через 1 час работы устройства на максимальном режиме, вся эта чистая вода приобретает ржавый цвет, в следствии подъема наверх различных примесей. В виду прохождения большого тока через резисторы, вода в емкости интенсивно испарялась, так как ее температура доходила почти до 100 градусов.

В представленном здесь импульсном блоке питания я задействовал трансформатор, который собственноручно изготовил на магнитопроводе EPCOS ETD29. Первичная обмотка трансформатора выполнена из 47 витков намотанных в два прохода эмаль-проводом сечением 0,8 мм². Четыре вторичные обмотки содержат по 12 витков каждая и намотанные в один ряд проводом такого же сечения. С первого взгляда можно усомнится в правильности выбора сечения провода, но это ошибочное мнение.

Чтобы гарантировать корректную работу для этого источника питания обеспечивающий питающим напряжением усилитель мощности низкой частоты, такого сечения провода в обмотках трансформатора вполне хватает. Так как мощность, которую потребляет усилитель существенно ниже предельной. Испытание блока питания при длительной его работе на нагрузку составленной из резисторов и выходной мощностью 210W показало, что нагрев трансформатора составил всего около 43 градусов.

Примечание: если потребуется поднять выходное напряжение выше 45v, то тогда нужно будет поменять сдвоенные диоды Шотки VD5 — VD6, установленные в выходном тракте на более высоковольтные.

Кроме этого, чтобы поднять выходную мощность нужно использовать трансформатор с большим по площади сечения магнитопроводом и усиленными обмотками.

Здесь показана готовая к монтажу печатная плата выполненная ЛУТом:

Печатная плата имеет следующие размеры: 188 х 88 мм. Был использован стеклотекстолит с усиленной медью, составляющей 50 мкм, обычно используется 35 мкм, хотя можно применять и стандартную толщину, только при этом необходимо хорошо облудить токопроводящие дорожки и контактные площадки.

Перечень радиодеталей

Самый простой двухполярный ИИП | AUDIO-CXEM.RU

Сегодня речь пойдет о схеме двухполярного импульсного источника питания, которая является одной из самых простейших. Мощность представленного ИИП находится в пределах 100Вт при работе на статическую нагрузку (резистор), что достаточно для использования в связке с двумя усилителями по 50Вт или одного канала мощностью 100Вт.

Схема ничем не отличается от представленной в статье «Импульсный источник питания для TDA7294 на IR2153». Отличием является импульсный трансформатор, а точнее форма сердечника. В этой статье будет продемонстрирован способ намотки трансформатора на сердечнике EI-образной формы, в прошлой же статье я наглядно показывал, как выполнить намотку на кольцевом ферритовом сердечнике.

Схема простого двухполярного ИИП

Работу схемы я разъяснял в статье со ссылкой выше.

Сердцем источника является драйвер управления полевыми транзисторами IR2153. При указанных на схеме R2=15кОм и C3=1нФ, драйвер будет работать на частоте 47кГц.

Да, у этого ИИП нет защиты от перегрузки и короткого замыкания, поэтому и является самой простой схемой двухполярного источника. При выходе из строя ИИП, на его выходе напряжение падает до нуля, поэтому усилителю он вреда не принесет, разве что пострадает сам.

Учитывая, что выходная мощность источника составляет 100Вт, система мягкого старта для ограничения токов зарядки емкостей (для облегчения работы ключей на старте) здесь в принципе и не нужна. При первом старте пусковой ток ограничивается термистором NTC.

Компоненты схемы

Резистор R1 должен быть мощным, не менее 2Вт, так как на нем выделяется большое количество тепла. Можно соединить в параллель два резистора по 36кОм. Изначально я установил R1 мощностью 1Вт (другого не было), но позже был вынужден заменить на более мощный. Остальные резисторы мощностью 0.25Вт.

Все конденсаторы керамические, кроме C6, C10 и C11 (пленка).

Варистор защищает схему от бросков напряжения в сети выше 275В, поэтому он должен быть рассчитан на такое напряжение. При броске, он замыкает сетевой вход, и предохранитель F1 перегорает.

Термистор NTC сопротивлением 5Ом (5D7, 5D9, 5D11).

Диодный мост VDS1 на ток не менее 4А.

Диод VD1 не обязательно должен быть быстрым (HER108), любой выпрямительный диод на ток 1А и напряжение 1000В.

Диод VD2 должен быть быстрым (FR, UF, SF или HER) на ток 1А, можно установить HER108, FR107, FR157.

Диоды VD3-VD6 должны быть очень быстрыми (FR302, FR304, FR602, UF600B, BY397 и так далее) на ток не менее 3А и обратное напряжение более 100В. Можно установить диоды Шоттки (КД213А и другие). Также для повышения надежности, можно соединить в параллель по два диода.

Транзисторы VT1 и VT2 должны быть оригинальными. При установке подделок ИИП может выходить из строя еще при запуске, либо при минимальной нагрузке. Транзисторы нужно установить на радиатор через изоляционные втулки и прокладки, иначе будут искры и дым.

Трансформатор

Сердечник трансформатора двухполярного импульсного источника питания должен иметь габариты 33×12.7×9.7мм. Обязательно проверьте отсутствие зазора у сердечника, его быть ни в коем случае не должно!

Как разобрать трансформатор от блока питания персонального компьютера я описывал в статье.

Подобные сердечники применяются в блоках питания ПК (мощностью до 300Вт).

Первичная обмотка.

Эмалированным медным проводом (диаметр по меди не менее 0.63мм) мотаем 32 витка. В какую сторону? В любую! Просто мотайте все обмотки в одну сторону и сюрпризов не будет. Витки улаживать необходимо с натяжением, чтобы при работе ИИП трансформатор не гудел, не пищал.

 

Если 32 витка не влезли в один слой, то оставшиеся витки равномерно распределяем по участку каркаса, а между слоями необходимо положить несколько слоев изоляции. В качестве изоляции рекомендую купить пакет для запекания и нарезать лентами, либо купить специальный термоскотч для трансформаторов. Простым скотчем изолировать нельзя.

Внимание! В высокочастотных трансформаторах (наш случай) необходимо использовать хороший обмоточный провод, без повреждения изоляции. Настоятельно не рекомендую использовать провод б/у. При эксплуатации может прошивать изоляцию и ИИП будет выходить из строя, а вы будете гадать, в чем же причина?

Вторичная обмотка.

Между вторичной и первичной обмотками необходимо обеспечить хорошую изоляцию.

Вторичная обмотка мотается двумя жилами провода диаметром 0.63мм.

Первые 8 витков мотаем от основания каркаса в ту же сторону, что и мотали первичную обмотку. Намотав 8 витков, оставляем длинный хвост (12-15см), это будет средняя точка.

После чего, мотаем еще 8 витков в ту же сторону, что и предыдущие витки. Начинаем мотать от средней точки (хвоста) в сторону основания каркаса. Хвосты зачищаем, скручиваем и лудим.

Далее стягиваем сердечник. Я использую термоскотч, но для стяжки можно применить и простой скотч. Сердечник я не проклеиваю, а просто стягиваю.

Нагрев при номинальной мощности

При испытаниях собранного мной двухполярного импульсного источника питания, я нагружал его резистором с сопротивлением 102Ома. Мощность составила 54Вт. Работа длилась 20мин.

После остывания всех элементов я нагрузил свой ИИП резистором на 51Ом. Мощность составила примерно 107Вт. Гонка продолжалась 10мин. Трансформатор нагрелся до температуры 55⁰C, диодный мост VDS1 нагрелся до температуры 60⁰C, диоды VD3-VD6 нагрелись до 77⁰C. Полевые транзисторы, установленные на радиатор с площадью поверхности 300см², были совершенно холодные.

Для уменьшения нагрева, на VDS1 можно установить алюминиевую пластинку. А для VD3-VD6, как говорилось выше, установить в параллель по 2шт (диода) и отвести их дальше от платы (обеспечить зазор).

Вывод. Представленный в этой статье двухполярный импульсный источник питания вполне может обеспечить питание двух каналов усилителей НЧ таких, как TDA7294, LM3886, STK402-070 или усилителя Дорофеева. Ведь при прослушивании музыки нагрузка совсем иная (не статическая) и нагрев элементов будет меньше, невзирая на КПД усилителей класса AB примерно равный 55%.

Можно ли повысить мощность этого ИИП?

Можно! Скажем для 200-300Вт необходимо развести другую печатную плату, обеспечив более широкими дорожками и местом под более мощные компоненты. Заменить диодный мост VDS1 на более мощный (6-8А), заменить предохранитель F1 и термистор NTC на элементы с большим током. Увеличить сечение обмоточных проводов трансформатора, а также увеличить габаритную мощность его сердечника и заменить диоды Шоттки на ток не менее 10А, с установкой их на теплоотвод.

Печатная плата простого двухполярного ИИП СКАЧАТЬ

Похожие статьи

Как работает импульсный блок питания ⋆ diodov.net

Подробно рассмотрим, как работает импульсный блок питания (ИБП) любого типа. Сегодня такие компоненты являются основными источниками электрической энергии любой электронной аппаратуры. Аудио аппаратуру мы в счет не берем. Там по-прежнему доминируют линейные или трансформаторные блоки питания.

Концепция ИБП известна давно. Однако реализация ее стала возможной относительно недавно. Этому способствовало появление управляемых полупроводниковых ключей с требуемыми характеристиками. В первую очередь речь идет о полевых транзисторах MOSFET. Сегодня MOSFET вытеснили практически все другие управляемые полупроводниковые приборы в области преобразователей электрической энергии малой и средней мощности. В преобразователях большой мощности лидирующие позиции занимают IGBT транзисторы, а также некоторые виды тиристоров.

Главное и неоспоримое преимущество импульсных блоков питания по сравнению с линейными (трансформаторными) БП – это значительно меньший вес и габариты при равных мощностях. Для сравнения можно взять импульсный блок питания компьютера мощностью 500 Вт и только один трансформатор мощностью 500 ВА. Разница, особенно по массе, будет ощутима.

Существует много схем ИБП. Однако все они сводятся к тому, чтобы снизить в первую очередь массу и габариты трансформатора. Почему именно трансформатора? Потому что он является самым громоздким, тяжелым и дорогим элемент блока питания.

Чтобы хорошо представлять, как работает импульсный блок питания, сначала рассмотрим классическую схему линейного БП.

Схема линейного блока питания

Основные задачи любого промышленного БП заключаются в снижении переменного напряжения 220 В (230 В) до требуемой величины, затем его выпрямление, сглаживание и стабилизация.

Поэтому любая схема линейного бока питания обязательно содержат как минимум следующие элементы: трансформатор, выпрямитель, фильтр, узел стабилизации. Назначение каждого элемента было более полно рассказано здесь.

Теперь, глядя на составляющие функциональной схемы линейного БП, давайте рассуждать, какие элементы приводят к росту его массы и веса. В качестве выпрямителя чаще служит диодный мост. Снизить его размеров не даст особого эффекта. Да и реализовать этот будет затруднительно.

Узел стабилизации может быть реализован по-разному. Поэтому на нем мы тоже сэкономить мало что сможем. Остаются только два элемента: фильтр и трансформатор. Фильтр представляет собой электролитический конденсатор большой емкости. Но изменение его параметров, как мы увидим далее, не позволит получить сколь-нибудь ощутимый выигрыш. Остается исследовать возможности способы минимизации трансформатора.

Основная задача его заключается в передаче мощности со стороны источника высокого на сторону низкого напряжения. При этом необходимо обеспечить гальваническую развязку высоковольтных с низковольтными цепями. Гальваническая развязка необходима для преимущественного большинства устройств по условиям безопасности, как персонала, так и низковольтного оборудования. А трансформатор, как никакой другой элемент выполняет эти и другие условия. При этом он имеет максимальный коэффициент полезного действия, достигающий 99 %. По этой причине ему до сих пор не могут найти альтернативу, за что приходится расплачиваться повышенной массой и размерами в целом БП.

Безтранформаторные источники питания

Конечно, всегда возникал вопрос: а можно ли вообще обойтись без трансформатора? Здесь ответ неоднозначный. И можно и нельзя. Более того, существуют безтрансформаторные источники питания. Для снижения напряжения применяют конденсатор. Конденсатор характеризуется реактивным сопротивлением при работе в цепях переменного тока. Именно это свойство благополучно используется. Однако реактивное сопротивление конденсатора зависит обратно пропорционально от его емкости. Поэтому с увеличением нагрузки необходимо применять конденсатор большей емкости, что очень сказывается на его размерах. Кроме того возрастает его цена, поскольку он должен быть рассчитан на 400…450 В. Помимо всего прочего, использование реактивного сопротивления негативно влияет на качестве электроэнергии питающей сети. Снижается коэффициент мощности cosφ. Но самый главный недостаток заключается в отсутствии гальванической развязки. Это исключает применение подобных схем в преимущественном большинстве радиоэлектронной аппаратуре.

Как снизить массу и габариты трансформатора

Так вот, мощность любого узла ИБП определяется всего двумя параметрами: напряжением и током.

P = U∙I.

Полная мощность трансформатора (Т) также определяется произведением тока на напряжение. Поэтому давайте рассмотрим, как зависят габариты Т от величины приложенного U и протекающего I. Возможно, здесь у нас получится на что-то повлиять.

Напряжение или, точнее говоря, ЭДС данного электромагнитного устройства определяется частотой приложенного напряжения f, количеством витков w и магнитным потоком Φ.

E = 4,44∙f∙w∙Φ

Коэффициент 4,44 уберем для упрочения, поскольку он соответствует синусоидальной форме тока. В импульсных блоках питания, где форма сигнала имеет вид прямоугольника, это коэффициент имеет другое значение.

E ~ f∙w∙Φ

Магнитный поток представляет собой произведение магнитной индукции B на площадь поперечного сечения сердечника магнитопровода Sс.

E ~ f∙w∙B∙Sс

Давайте поразмыслим над этой формулой с интересующей нас позиции. Размеры Т определяются размерами его сердечника и обмотками. Упрощенно говоря, мы можем вполне обосновано сказать, что габариты сердечника зависят от площади поперечного сечения сердечника (магнитопровода) Sс. А габариты обмотки зависят от числа витков w.

Теперь становится очевидно, что для сохранения прежней величины электродвижущей силы E при снижении числа витков w и площади поперечного сечения Sс, а соответственно и габаритов трансформатора, необходимо повышать или частоту или индукцию или эти два параметра одновременно.

Преимущественное большинство сердечников промышленных трансформаторов выполняются из электротехнической стали. Такая сталь имеет индукцию насыщения порядка 1,7 Тл. Это довольно большое значение индукции. Выше только у чистого железа, обладающего максимально возможной индукцией из всех магнитных материалов, и составляет чуть более 2 Тл. К сожалению, чистое железо не пригодно к использованию в электромагнитных устройствах вследствие сильных потерь энергии при перемагничивании.

Альтернативные магнитные материалы

Также в ряде стран применяется пермаллой. Пермаллой имеет несколько меньшую индукцию, чем электротехническая стать, но обладает большим электрическим сопротивлением. Благодаря чему снижаются потери на вихревые токи, а соответственно и потери холостого хода.

Относительно недавно на рынке в доступной цене появились аморфные и нанокристаллические сплавы. Они обладают высоким электрическим сопротивлением, при этом индукция их приближается к электротехническим сплавам. Кроме того они обладают рядом положительных свойств, превосходящих другие магнитные материалы. Но на этом мы здесь останавливаться не будем.

Однако индукция известных на сегодняшний день магнитных материалов и сплавов не достигает величины, значительно превосходящей индукцию электротехнической стали, то есть более 1,7 Тл. Поэтому сейчас невозможно существенно снизить габариты электромагнитного устройства за счет применения новых магнитных материалов. Поэтому остается единственный способ, который даст ощутимое снижение массы и размеров – это повышение частоты f переменного тока.

Как работает импульсный блок питания электронных устройств

Мы знаем, что в сети 220 В или 230 В f равна 50 Гц, отсюда возникает вопрос: как ее повысить? А делается это следующим образом. Сначала переменное напряжение 220 В, 50 Гц выпрямляется с помощью обычного диодного моста. Затем оно сглаживается электролитическим конденсатором большей емкости. Далее сглаженное напряжение снова преобразуется в переменное, но уже значительно большей частоты. В современных импульсных блоках питания она составляет порядка единиц мегагерц. И уже это высокочастотное напряжение подается на обмотку трансформатора. Это позволяет значительно снизить его размеры при сохранении прежнего значения электродвижущей силы. Затем сниженное напряжение со вторичной обмотки снова выпрямляется, сглаживается, и стабилизируется.

Постоянное напряжение преобразуется в переменное с помощью инвертора. Транзисторы инвертора работают в ключевом режиме, что приводит к появлению значительных импульсов тока. Поэтому на входе первого выпрямителя обязательно устанавливают дроссель для снижения уровня пульсаций тока, вызванных работой инвертора. Кроме того, для борьбы и электромагнитными импульсами, ИБП полностью экранируют.

Именно по причине этих пульсаций ИБП не применяются в аудиотехнике. В первую очередь это относиться к усилителям звука. Они вместе с полезным аудиосигналом могут усилить и помехи или пульсации, создаваемые полупроводниковыми приборами, работающими в ключевом режиме. В конечном итоге это негативно отобразится на качестве звука.

Сечение провода тр-ра по-прежнему рассчитывается на аналогичный ток. Однако в качестве магнитопровода электротехническая сталь не применяется, поскольку на высоких частотах возникают сильных потери энергии, вызванные действием вихревых токов. Поэтому применяют магнитные материалы с максимально высоким электрическим сопротивлением. К ним относятся ферриты и различного рода магнитодиэлектрики.

ШИМ-контроллер

Работой полупроводниковых приборов инвертора управляет ШИМ-контроллер. ШИМ-контроллер может выполняться в виде отдельной микросхемы или в едином корпусе с полупроводниковыми ключами. Для поддержания заданного уровня напряжения на нагрузке в не зависимости от изменения ее параметров и других воздействующих факторов, необходимо изменять параметры широтно-импульсной модуляции. За это отвечает ШИМ-контроллер, который получает сигнал по обратной связи. В качестве элемента, образующего обратную связь применяется оптопара. Может применяться и другой радиоэлектронный элемент, как правило, способный осуществить гальваническую развязку.

Теперь должно быть понятно, как работает импульсный блок питания. Его схема состоит из входного фильтра, входного выпрямителя, сглаживающего входного фильтра, инвертора, импульсного трансформатора, выходного выпрямителя и выходного фильтра.

В качестве входного фильтра применяется дроссель. Сглаживающими фильтрами служат электролитические конденсаторы большей емкости.

Мощный импульсный блок питания?

Значительно повысить f удается только в относительно маломощных ИБП с точки зрения силовой электроники. В преобразователях электрической энергии большой мощности – десятки, сотни и тысячи киловатт, сколь существенно увеличить частоту не получится. Это вызвано отсутствием транзисторов или тиристоров, способных быстро переключать большую нагрузку, сохраняя при этом приемлемый уровень потерь энергии. Максимум удается повысить f до тысячи герц, 400 Гц, а то и вовсе ниже. К тому же возникают трудности с охлаждением таких преобразовательных установок.

Потери в полупроводниковых ключах зависят от приложенного к ним напряжения, протекающего I и частоты переключения. С ростом f потери энергии в полупроводниковых ключах сильно возрастают. Поэтому существенно снижается коэффициент полезного действия всей преобразовательной установки. Отсюда данный способ пока что не находит применения для мощных преобразователей и является малоэффективным.

Но и здесь был найден выход. Все усилия были направлены в сторону уменьшения размеров и веса обмоток. В преобразователях она может достигать нескольких тонн. Если получится существенно уменьшить ее размеры, тогда можно домотать некоторое количество витков и за счет этого снизить габариты магнитопровода при сохранении прежнего значения электродвижущей силы.

Масса меди обмоток m_о зависит от суммарной длины одного витка l_в, их числа w, площади поперечного сечения S_в и удельного веса меди γ_м.

m_о = l_в∙w∙S_в∙γ_м.

Длина витка l_в определяется его диаметром d_в, поэтому можем переписать предыдущее выражение следующим образом:

m_о = π∙d_в∙w∙S_в∙γ_м.

В свою очередь диаметр d_в определяет индуктивность Т. Поэтому его мы уменьшить не можем, поскольку это в конечном итоге повлечет за собой уменьшение ЭДС, а это не допустимо.

Также нельзя снизить удельный вес меди. Остается снижать площадь поперечно сечения витка.

Она в свою очередь зависит от величины протекающего I и допустимой плотности тока j.

S_в = I∙j.

Величину тока мы также снизить не можем, поскольку она определяет мощность трансформатора при заданном значении электродвижущей силы. Остается только один способ – увеличить допустимую плотность j.

Сверхпроводники

Эта величина для меди в среднем находится в пределах от 8 до 10 А/мм². Для обмоток электрических машин она будет иметь меньшее, а для монтажных проводов или линий электропередач – большее значение.

Величина j показывает, какой максимальный ток можно пропустить через заданное сечение проводника. Для простоты примем допустимое значение j = 10 А/мм². Это значит, что через медный провод сечением 1 мм² можно пропустить I величиной 1 А. Если превысить эту величину, то он будет перегреваться, что недопустимо. Главная причина заключается в перегреве изоляции, которая для электрических машин обходится дороже стоимости самого провода. С ростом температуры эксплуатационный срок изоляции резко снижается. Отсюда преждевременная постановка на ремонт и затратная перемотка изоляции.

Если проводник принудительно охлаждать, то через ту же S_в можно пропустить больший I. Именно таким способом удается существенно уменьшить сечение S_в. Применяют так называемые сверхпроводящие обмотки. Они находятся в специальной герметичной емкости, заполненной жидким азотом. Точка кипения азота чуть более -195 °С. Жидкий азот хорош тем, что он не взрывоопасен и не ядовит.

Благодаря применению жидкого азота снижается сопротивление проводника. Это позволяет повысить j почти в 30 раз, не перегревая его. А соответственно снизить площадь поперечного сечения обмоточного провода, что в свою очередь приводит к снижению веса электромагнитного устройства.

Подытожим сказанное выше. Для снижения массы и габаритов ИБП малой и средней мощности повышают частоту подводимого напряжения к обмоткам трансформатора за счет специальных схемных решений. В силовых преобразователях такой способ пока что трудно реализуем по причине отсутствия полупроводниковых ключей с приемлемыми коммутационными характеристиками. Единственный рациональный способ заключается в использовании сверхпроводящих обмоток.

Теперь, я надеюсь, Вам стало понятно, как работает импульсный блок питания и почему он имеет такую структуру.

Еще статьи по данной теме

Блок питания для усилителя на IR2161

Хороший, качественный усилитель мощности звуковой частоты должен иметь на своем борту надежный, безотказный и качественный источник питания. Вокруг вас и меня по сей день, неустанно бушуют споры о применении линейных или импульсных источников питания в УМЗЧ. Я не отношусь категорично к определенной конструкции и применяю в усилителях, как высокочастотные преобразователи, так и линейные блоки питания.

В этой статье будет представлена хорошая схема блока питания для усилителя на микросхеме IR2161, которая первоначально создавалась, как специализированная микросхема для преобразователей питания галогеновых ламп. Вскоре одним из опытных любителей электроники, Ильей Стельмах (Nem0), была разработана схема импульсного блока питания для усилителя на базе той самой микросхемы питания галогеновых ламп IR2161.

В арсенале IR2161 есть все необходимое для построения надежного импульсного источника питания (ИИП). Присутствует, как защита от перегрузки, так и защита от короткого замыкания (КЗ). Без функции «Софт-старта» поднимать такой разговор было бы несерьезно, поэтому мягкий пуск также присутствует. Еще, к особенностям IR2161 относятся адаптивное мертвое время (ADT) и компенсация выходного напряжения.

Схема блока питания для усилителя на IR2161

Работа схемы

При включении ИИП в сеть, напряжение переменного тока поступает через предохранитель F1 и фильтры C2, L1, C1 на диодный мост VDS1. Энергия выпрямленного напряжения (+310В) накапливается в электролитическом конденсаторе С10 и будет использоваться в дальнейшем для питания первичной обмотки трансформатора T1.

Также, напряжение переменного тока поступает на однополупериодный выпрямитель, выполненный на диоде VD4.  Далее выпрямленное напряжение через гасящий резистор R1 поступает на катод стабилитрона VD1 (13 Вольт). Это напряжение сглаживается конденсаторами C3 и C4 и поступает на вывод питания (вывод 1) драйвера IR2161. Хочу обратить внимание, что микросхема не начнет генерацию, пока напряжение на выводе 1 будет меньше 10.5 Вольт. Описанная выше схема питания IR2161 работает только при запуске, в дальнейшем в работу включается цепь самопитания. Самопитание обеспечивается от первичной обмотки трансформатора, через гасящий конденсатор C7, резистор R2 и диоды VD2, VD3. Такой способ питания микросхемы способствует малому нагреву гасящего резистора R1, который выполняет свою основную работу только при запуске. Также за счет подключения гасящего конденсатора C7 к высокочастотной части позволило снизить его емкость до 330пФ, тем самым уменьшив его габариты.

Генерируемые импульсы через резисторы R3 и R5 поступают на затворы полевых транзисторов VT1 и VT2. Транзисторы, открываясь по очереди, подключают нижний отвод первичной обмотки к положительному или отрицательному выводу электролитического конденсатора C10, в котором накапливается энергия выпрямленного напряжения +310В. Верхний отвод первичной обмотки соединен к средней точке емкостного делителя напряжения C11, C13. Таким образом, на первичной обмотке будет присутствовать прямоугольный импульс со значением половины выпрямленного напряжения, то есть примерно 160В. Напряжение с вторичной обмотки поступает на мостовой выпрямитель VDS2, выполненный на диодах Шоттки. Далее уже выпрямленное напряжение через дроссели L2 и L3 поступает на выход ИИП. На выходе блока питания имеются конденсаторы C15-C20, сглаживающие пульсации и служащие накопителями.

Рабочая частота блока питания на IR2161 находится в диапазоне 34-70кГц и зависит от потребляемой мощности. У микросхемы IR2161 нет времязадающих элементов.

Софт-старт

Драйвер IR2161 при старте запускается на частоте 130кГц, дальше по мере зарядки конденсатора C5 до 5В частота осциллятора будет плавно снижаться до рабочей частоты (70кГц на холостом ходу), после того как закончен этап мягкого старта, конденсатор C5 разряжается и далее внутренне подключается уже к цепи компенсации напряжения, драйвер выводится в рабочий режим. Таким образом, устроена функция «Софт-старт». При частоте 130кГц сопротивление первичной обмотки будет довольно высоким, следовательно, напряжение на ней просядет, ограничив выходной ток при зарядке конденсаторов C15-C20. Емкость конденсатора C5 должна быть строго 100нФ, потому что от ее значения зависит не только длительность мягкого запуска, но и время отключения IR2161 при работе защиты от перегрузки и короткого замыкания, а также C5 задействован в цепи компенсации напряжения.

Работа защиты

В схеме резистор R6 является датчиком тока. Через него протекает ток, пропорциональный току нагрузки. При увеличении тока резистора R6, увеличивается на нем и падение напряжения, которое через резистор R5 поступает на 4 вывод драйвера. Этот вывод отвечает за срабатывание защиты.

Защита по перегрузке срабатывает с задержкой примерно 0.5 секунды, когда напряжение на выводе 4 находится в диапазоне от 0.5В до 1В. Задержка исключает ложные срабатывания. Если перегрузка устранена, то примерно через 1 секунду драйвер выйдет из защиты.

Защита от короткого замыкания срабатывает с более короткой задержкой (примерно 50мс), но при условии, что на выводе 4 присутствует напряжение более 1В. При устранении КЗ драйвер IR2161 также сбрасывается в рабочий режим примерно через 1 секунду.

За задержку срабатывания отвечает все тот же конденсатор C5, который отвечает за длительность софт-старта и компенсацию напряжения. Его емкость нельзя увеличивать более 100нФ.

На входе схемы установлен варистор RV1, защищающий схему при скачках сетевого напряжения более 275В.

Компенсация напряжения

Компенсация представляет собой некую стабилизацию выходного напряжения в малых пределах за счет изменения частоты генерации. Как говорилось выше, рабочая частота IR2161 находится в диапазоне от 34кГц до 70кГц. При повышении нагрузки частота будет снижаться. Для понижения выходного напряжения частота драйвера увеличивается. Драйвер получает информацию о токе нагрузке через цепь защиты (см. выше) от датчика тока R6. Когда конденсатор C5 уже подключен к цепи компенсации напряжения (после завершения мягкого запуска), от напряжения на его выводах зависит частота осциллятора, при 0В частота 70кГц, при 5В частота 34кГц.

Несрабатывание Soft—Start Mode

Софт-старт в данной схеме не совсем идеален, поэтому стоит учесть, что в случае наличия на выходе блока питания больших емкостей, при его запуске протекают большие токи, которые вводят IR2161 в защиту. Но, если при старте защита сработала, то выходя из нее драйвер, включается сразу в рабочий режим, минуя режим плавного запуска.

Для устранения такой проблемы необходимо уменьшить выходные емкости конденсаторов или увеличить индуктивность дросселей L2, L3. Также, для повышения надежности, в схему включен термистор RT1, который ограничивает ток зарядки емкостей при запуске блока питания.

Немного о мертвом времени

Также хотелось отметить, что для данного драйвера нет элементов, задающих мертвое время. Драйвер его оптимально подбирает сам. Мертвое время – это когда оба ключа находятся в закрытом положении. Автоматику может сбить с толку высокая емкость снаббера, поэтому разработчик схемы (Илья Стельмах) утверждает и категорически не рекомендует использовать снабберную цепь в первичной обмотке трансформатора, подкрепив свои слова опытами и измерениями.

Компоненты схемы

В принципе, все номиналы элементов представлены на схеме импульсного блока питания.

Ток предохранителя F1 от 3А до 5А. Он не является защитой от КЗ, а лишь исключает возможность возникновения пожара при нештатной ситуации. Варистор RV1 на напряжение 275В. Термистор RT1 должен быть рассчитан на ток не менее 3А и иметь сопротивление 10-20Ом.

Конденсаторы C1, C2 – помехоподавляющие (типа X2), можно пленочные.

Диодный мост VDS1 на ток 6 или 8 Ампер.

На печатной плате для R1 есть место установки четырех резисторов на 82кОм по 0.5Вт каждый, установленные попарно в параллель, но также есть возможность установки одного резистора 82кОм 2Вт.

Стабилитрон VD1 на напряжение не менее 13В и не более 14В. Можно установить последовательно два стабилитрона, например на 6.2В и на 7.5В. У IR2161 есть встроенный стабилитрон, но VD1 обязателен для повышения надежности и облегчения работы маломощного встроенного стабилитрона.

Диоды VD2, VD3, VD5 должны быть быстрыми HER108 или серии SF, UF, FR.

Датчик тока R6 рассчитывается по формуле R6 = 32/Pном, где Pном – номинальная мощность. Я, например, применил два резистора по 0.3Ома 1Вт, соединенных параллельно.

На плате есть полигон под SMD резисторы типоразмера 2512, из которых можно собрать сопротивление R6.

Автор схемы настоятельно рекомендует не ставить в качестве C4 емкость более 47мкФ, как и завышать емкость C11 и C13 более 0.47мкФ.

Транзисторы VT1 и VT2 необходимо выбирать близкие по параметрам IRF740, такие как IRF840, STP10NK60, STP8NK80 и им подобные.

На выходе блока питания в качестве элементов диодного моста VDS2 необходимо использовать только диоды Шоттки или очень быстрые импульсные диоды.

Дроссели наматываются на ферритовых стержнях диаметром 6-8мм и имеют от 5 до 30 витков медного эмалированного провода диаметром 1-1.5мм. Я мотал 20 витков, индуктивность составила 12мкГн. Автор схемы рекомендует чем больше витков, тем лучше, то есть оптимальным будет 30 витков.

Синфазный дроссель L1 можно взять готовый из блока питания ПК, либо намотать на кольце по 20-30 витков медным эмалированным проводом 0.6-0.8мм, обратите внимание, что две обмотки мотаются в противофазе и каждая на своей половине сердечника. Кольцо из любого материала, с цветом покрытия: синий, зеленый, желтый, коричневый.

Трансформатор

Сердечник трансформатора типа ER35, взятый из блока питания ПК. Его габариты 35мм*21мм*11мм, а проницаемость составляет 2000. Первичная обмотка у меня содержит 45 витков медного эмалированного провода, диаметром 0.63мм (в одну жилу). Вторичные обмотки по 13 витков того же провода, но в две жилы. Такое количество витков необходимо для вышеописанных параметров сердечника трансформатора и выходного напряжения 40+40 Вольт. Все обмотки мотать в одном направлении.

Первичную обмотку необходимо укладывать виток к витку, до заполнения всей длины каркаса.

 

После чего нужно положить несколько слоев изоляции.

В качестве изоляции я использую пакет для запекания, нарезанный лентой. Можно использовать термоскотч. Простой скотч использовать нельзя, он плохо передает тепло, и его основа неблагоприятно влияет на покрытие провода.

Далее, необходимо уложить оставшиеся витки первичной обмотки. Например, нам нужно намотать 45 витков, но в первый слой влезло 20 витков, тогда кладем несколько слоев изоляции, а потом равномерно распределяем по всему участку каркаса оставшиеся 15 витков. Я оставшиеся витки мотал виток к витку, но лучше распределять равномерно, это повысит КПД вашего ИИП.

Вторичная обмотка мотается аналогично первичной обмотке. Между первичной и вторичной обмотками необходимо выполнить хороший слой изоляции. Далее двумя жилами провода диаметром 0.63мм я мотал 13 витков, все влезло в один слой. Делаю средний отвод.

От среднего отвода мотаю еще 13 витков, в ту же сторону. Все, абсолютно все витки мотаем в одну сторону. Если влезли не все витки, то равномерно распределяем оставшиеся виточки по всей длине каркаса сердечника трансформатора.

Если у вас другой сердечник, то необходимо убедиться, что у него нет зазора на центральной его части. Также магнитная проницаемость сердечника желательно должна быть в районе 2000.

Скачиваем программу Lite-CalcIT(2000) и вводим параметры сердечника, а также желаемое выходное напряжение. Частоту указываем 34кГц. Диаметр провода лучше всего использовать 0.6-0.8мм, при необходимости использовать 2-3 и более жил, нежели использовать одну жилу диаметром 1мм и более. Это необходимо для того, чтобы не снизить КПД источника питания.

Советы при сборке

Используйте только оригинальные транзисторы и диоды Шоттки. Применяйте номиналы, указанные в схеме без ее изменения. Используйте печатную плату разработчика схемы (приложена к статье), которая отработана множество раз.

Транзисторы и выходные диоды установите на радиатор площадью не менее 300см², через изоляционные прокладки и втулки, а после сборки проверьте сопротивление между фланцами полупроводников и теплоотводом, сопротивление должно быть бесконечно большим.

Силовые дорожки печатной платы можно залудить оловом или вдоль них пропаять медную жилу.

После монтажа смывайте остатки флюса.

Возможные неисправности

Во-первых, первый запуск необходимо выполнять на холостом ходу через лампу 220В подключенную в разрыв сетевого провода. Если все нормально, то лампа вспыхнет и погаснет. Если лампа продолжит гореть, значит в ИИП есть ошибки, либо он вышел из строя. Пример включения лампы аналогично ИИП на IR2153 представлен ниже.

После нормального запуска нагрузить выход резисторами 10-20кОм и сделать прогон 20-30мин. За это время трансформатор немного нагреется, до температуры 30-40⁰C, это нормально. Ключи должны быть комнатной температуры. Если все нормально, то нагружаем дальше и делаем прогон под нагрузкой.

Если на холостом ходу нагреваются, и происходит быстрая раскачка выходного напряжения, а также на затворах транзисторов наблюдаются выбросы, то автор схемы рекомендует выполнить зазор, в виде наклеенного скотча между всеми тремя соприкасающимися поверхностями сердечника трансформатора. То есть, совсем небольшой зазор.

Осциллограмма у одного из пользователей форума «Паяльник», показывающая выбросы на транзисторах.

Также на форуме было много нареканий в сторону автора, что в полумостовой схеме нельзя выполнять зазор в сердечнике, но те, кто выполнил рекомендации автора, убедились, что он был прав. Я зазор в пару десятых миллиметра сделал еще при склеивании сердечника, то есть капля клея на соприкасающихся поверхностях обеспечила этот самый небольшой зазор, и соответственно у меня выбросов на затворах ключей не было.

Изначально у меня на старте выходили из строя транзисторы, микросхема IR2161 и резисторы R4-R6. Так было несколько раз, пока я не установил оригинальные транзисторы IRF740, поэтому не используйте транзисторы из Китая, с этой проблемой столкнулся не я один.

Еще при старте может наблюдаться такая картина, как цоканье микросхемы IR2161 и естественно она не запускается. Обычно в такой ситуации на 1 выводе драйвера напряжение ниже 10.5В, что препятствует её запуску. Необходимо проверить все номиналы элементов питания и самопитания драйвера, если все соответствует схеме, то необходимо увеличить емкость конденсатора самопитания C7 до 680пФ-1нФ.

Форма сигнала на трансформаторе, на холостом ходу.

Форма сигнала на одном из затворов ключей, на холостом ходу.

На нагрузке осциллограммы не выкладываю, но форма сигнала практически не менялась, за исключением частоты, которая снизилась примерно до 35кГц.

При испытании ИИП был нагружен 160Вт, а после 180Вт в течение 30мин. Нагрузка была статическая, в виде резистора. Нагрев диодного моста VDS1 продолжался до 70⁰C, после чего рост температуры остановился. Радиатор с площадью поверхности 300см² нагрелся до 60⁰C, также нагрелся трансформатор до температуры 60⁰C. Можно сделать вывод, что данный импульсный блок питания для усилителя на IR2161 можно смело применить для питания двух каналов усилителя НЧ класса AB с выходной мощностью 100Вт на канал, так как в усилителе нагрузка не статическая и сигнал не является чистой синусоидой, с постоянной амплитудой.

Схема и печатная плата взяты из сообщества «[Nem0] Аудиотехника и Радиоэлектроника».

Печатная плата СКАЧАТЬ

Похожие статьи

РадиоКот :: БП с синхронным выпрямителем.

БП с синхронным выпрямителем.

Всем привет! Пришла мне как-то идея, сделать себе домой сетевое хранилище. Так как без дела лежала древняя материнка Р3 800Мгц, и пару винтов, оставалось дело только за блоком питания. Найти ATX блок питания было не проблема, но так как я легких путей не искал, решил создать проблем себе на одно место, а именно сделать блок самому да не простой, а с пассивным охлаждением.

Хотелось, чтоб вся конструкция издавала минимальное количество шума, поэтому на материнку был установлен куллер с регулировкой оборотов в зависимости от температуры. При испытании выяснилось, что процессор 800Мгц греется незначительно (40-50°С) и куллер в 80% времени вообще не вращается.

Блок питания, тут немного сложнее, при некотором размышлении была выбрана следующая модель: 

Рис1.

Идея такова, основа AC-DC преобразователь вход 220в выход 12в 10А, итого 120Вт, далее два DC-DC преобразователя c 12в на 5в 10А, и с тех же 12в на 3,3в 10А.

Далее мной более подробно будет рассмотрена схема AC-DC преобразователя из 220в в 12в, а именно его контроллера. Топология была выбрана полумост, по-моему, идеально подходившая для данной задачи.  В чем же прикол? А прикол в том чтобы добиться минимального нагрева блока, чтобы не пришлось его охлаждать принудительно. Но добиться минимального нагрева можно только увеличив КПД.

В импульсных источниках питания с выходами работающим на больших токах, основные потери приходятся на выпрямительные диоды, так как падение напряжения на диоде составляет в среднем  0.6В, то, при выходном токе в 10А, потери будут составлять аж 6Вт! Ух, жарко! Да, вот с этой жарой и приходиться бороться вентиляторам. А как же бороться нам…  С помощью СИНХРОННОГО выпрямления.

Суть синхронного выпрямления — это использование мощных полевых транзисторов,  работающих параллельно с выпрямительными диодами. Они открываются всякий раз, когда выпрямителю нужно проводить ток, тем самым уменьшая падение прямого напряжения до менее, чем 0,1в. Здесь главной проблемой является управление этими транзисторами, так как они должны открываться с задержкой относительно транзисторов первичной части, и закрываться чуть раньше, чтобы не вызывать сквозных токов и исключать опасные режимы работы.  

На сегодняшний день, на рынке электронных компонентов имеется достаточно большой выбор ШИМ-контролеров с  синхронным выпрямлением, правда не всегда имеется возможность купить их в магазинах, да и цены на них не сильно интересные. После некоторого времени напряжения моих не многочисленных извилин, была придумана довольно простая схема для реализации синхронного выпрямления на довольно доступных элементах. Полностью электрическую принципиальную схему я приводить не буду а только отдельные узлы, скажем так, самые интересные.

 

Рис2.

На рис 2 представлена силовая часть преобразователя, схема классическая за исключением выпрямителя, здесь выпрямительные диоды расположены по «минусу», сделано это специально чтобы можно было подключить к ним N-канальные полевики, которые имеют сопротивление канала пониже чем у аналогичных P-канальников, да и стоят поменьше, и управлять ими в нашем случае попроще.

 

Рис3

Контроллер выполнен на базе довольно популярной микросхемы sg3525.Питание на микросхему подается от вспомогательного источника через параметрический стабилизатор. Выходное напряжение преобразователя подается на первую ногу микросхемы через делитель напряжения, на вторую ногу заводится опорное напряжение с 16-й ножки. Остальные элементы нужны для софтстарта, установки частоты генератора у меня она, кстати, составляет 140 кГц и компенсации обратной связи. В общем все стандартно из д.ш. за исключением стабилизатора 78l05 питающего выходной каскад микросхемы. Зачем так сделано, это уже интереснее, а надо это для следующего узла, формирующего импульсы для управления полумостом, ну и наконец, транзисторами синхронного выпрямления. 

 

Рис4.

Работу этого узла разберем по подробней, немного напряжем мозг, и посмотрим, что же здесь происходит, для этого обратим внимание на диаграмму.

 

Рис5.

На верхнем графике показан управляющий импульс приходящий от контроллера SG3525 от одного из его плеч, обозначенным как А. Амплитуда его составляет 5в, так как питание каскада осуществляется от стабилизатора 78l05, длительность нас сильно не интересует. При его появлении происходит следующее: конденсатор C1 через диод D2 и резистор R1 начинает заряжаться, что видно на графике в точке А1. При достижении порогового значения напряжения на входе 1 логического элемента 2-И (микросхемы 74hc08), происходит его переключение точка E1, временной интервал t1-t2 зависит от значения цепочки R1C1. Емкость конденсатора C1 должна быть небольшой в пределах 1-10nF, что бы она максимально быстро разряжалась через диод D1 когда значение импульса принимает нулевое значение временной интервал t3. Подобное происходит и в точке А2, только в обратной последовательности, сначала конденсатор C3 через диод D5 очень быстро заряжается интервал t1, а затем уже через цепочку R3 D6 относительно плавно разряжается интервал t3-t4, при достижении порогового значения на  входе 9 логического элемента 2-И (микросхемы 74hc08), происходит его переключение в 0, точка C1 интервал времени t4. Далее управляющие сигналы с выходов логических элементов E1 и C1 поступают на драйверы, в моем случае это lm5111-1m. Вот так и формируются задержки, необходимые для транзисторов в нашем источнике о которых я упоминал выше.    

Немного о практическом использовании. У меня схема контроллера располагается на вторичной части источника, гальванически развязанная от первичной. Транзисторы полумоста управляются через разделительный трансформатор. Сам контроллер питается от дежурного источника питания, логику 74hc08 можно заменить на аналогичную с 12в питанием, при этом соответственно добавить стабилизатор, например, LM7812 запитав выходной каскад ШИМ-контроллера и логику. Драйверы можно использовать различные главное совместимые по входу с предыдущим каскадом. Входы логики подтянутые резистором R5 к «+» можно использовать для реализации защиты по току, не забывая задействовать 10 вывод микросхемы sg3525, кстати для ее запуска необходимо подтянуть этот вывод к «земле».

Кроме микросхемы sg3525 можно использовать похожие, только обязательно с двухтактным выходом (можно и однотактным дополнив его соответствующим драйвером). Времена задержки t1-t2 и t3-t4 необходимо выбирать в зависимости от скорости включения и отключения транзисторов, у меня они были установлены по 500 наносекунд.

Описывать работу других DC-DC преобразователей (12в-5в и 12в-3.3в), я не буду, так как это уже отдельная тема для статьи. Лучше приведу фотографии действующего устройства.

 

Фотографии блока питания сделаны рядом с материнской платой, чтобы можно было оценить его размеры.

Фото платы контроллера, впаянной вертикально к силовой части блока.

Модули DC-DC преобразователей на 5в и 3.3в.

Здесь видны транзисторы полумоста.

Слева от платы контроллера расположенны транзисторы выпрямителя, кстати irf3710 по два в параллель и без радиатора.

Вот так!

Файлы:
18.jpg

Все вопросы в Форум.

Диодные выпрямительные схемы

»Электроника

Цепи диодного выпрямителя

бывают разных форм: от простых диодов до полуволновых, двухполупериодных выпрямителей, схем с мостовыми выпрямителями, удвоителей напряжения и многого другого.

---

Цепи диодного выпрямителя

Включают: Цепи диодного выпрямителя
Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель

---

Диодные выпрямительные схемы — одна из ключевых схем, используемых в электронном оборудовании.Их можно использовать в импульсных источниках питания и линейных источниках питания, в демодуляции радиочастотных сигналов, измерении мощности радиочастот и во многом другом.

Существует несколько различных типов схем диодного выпрямителя, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Решение о том, какой тип диодной схемы использовать, зависит от конкретной ситуации.

Основы схемы диодного выпрямителя

Ключевым компонентом любой схемы выпрямителя, естественно, является используемый диод или диоды. Эти устройства уникальны тем, что пропускают ток только в одном направлении.Интересно, что Амброуз Флеминг, который изобрел первую форму диода, назвал свою версию клапаном из-за его одностороннего действия. Полупроводниковые диоды теперь выполняют ту же функцию, но занимают небольшую часть места и обычно составляют лишь небольшую часть стоимости.

Полупроводниковый диод имеет характеристики, похожие на показанные ниже. В прямом направлении требуется небольшое напряжение на диоде, прежде чем он начнет проводить — это называется напряжением включения. Фактическое напряжение зависит от типа диодного выпрямителя и используемого материала.Для стандартного выпрямителя с кремниевым диодом это напряжение включения составляет около 0,6 В. Германиевые диоды имеют напряжение включения около 0,2 — 0,3 В, а кремниевые диоды Шоттки имеют аналогичное напряжение включения в диапазоне 0,2 — 0,3 В

PN диод VI характеристика

В обратном направлении диодный выпрямитель окончательно выйдет из строя. Напряжение пробоя обычно значительно превышает напряжение включения — шкалы на диаграмме были изменены (сжаты) в обратном направлении, чтобы показать, что происходит обратный пробой.

Примечание о типах диодов:

Хотя основная функция диода остается прежней, существует много разных типов с немного разными характеристиками. Некоторые из них оптимизированы для выпрямления мощности, другие — для выпрямления сигналов, третьи используют диодный переход для излучения света или имеют переменную емкость и т. Д.

Подробнее о типах полупроводниковых диодов .

Для выпрямления мощности обычно используются силовые диоды или диоды Шоттки.Для выпрямления сигналов можно использовать мелкоконтактные диоды, сигнальные диоды или диоды Шоттки. Преимущество диода Шоттки в том, что для прямой проводимости требуется только прямое напряжение около 0,2 — 0,3 вольт. Это особенно полезно при обнаружении слабых радиосигналов, а при использовании в качестве выпрямителя мощности потери мощности снижаются. Однако характеристики обратной утечки не так хороши, как у обычных кремниевых диодов.

Символ диода и упаковка

Обозначение диодной цепи широко известно.Диоды также поставляются в различных упаковках, хотя некоторые из наиболее распространенных форматов показаны на диаграмме ниже.

Символ диодной цепи

Диодный выпрямитель действия

Действие диода — пропускать ток только в одном направлении. Поэтому на диод подается переменная форма волны, тогда это позволит проводить только половину формы волны. Оставшаяся половина заблокирована.

Выпрямительное действие диода

Конфигурации схем диодного выпрямителя

Существует ряд различных конфигураций схемы диодного выпрямителя, которые можно использовать.Каждая из этих различных конфигураций имеет свои преимущества и недостатки и поэтому применима к различным приложениям.

• Схема однополупериодного выпрямителя: Это самая простая форма выпрямителя. Часто использование только одного диода блокирует половину цикла и пропускает другой. Таким образом, используется только половина формы волны.

  Хотя преимуществом этой схемы является ее простота, недостатком является тот факт, что между последовательными пиками выпрямленного сигнала больше времени.Это делает сглаживание менее эффективным и затрудняет подавление пульсаций высокого уровня.

  Эта схема не используется для каких-либо источников питания — она ​​чаще используется для обнаружения сигналов и определения уровня.

  
  

• Двухполупериодная схема выпрямителя: Эта форма выпрямительной схемы использует обе половины формы волны. Это делает эту форму выпрямителя более эффективной, а поскольку проводимость присутствует на обеих половинах цикла, сглаживание становится намного проще и эффективнее.Есть два типа выпрямителей с полным выпрямителем.

  • Двухдиодный двухдиодный двухполупериодный выпрямитель с ленточным трансформатором: Двухдиодная версия двухполупериодной схемы выпрямителя требует центрального отвода в трансформаторе. Когда использовались вакуумные трубки / термоэлектронные клапаны, этот вариант широко использовался ввиду стоимости клапанов. Однако в случае с полупроводниками четырехдиодная мостовая схема позволяет сэкономить на стоимости трансформатора с центральным ответвлением и является столь же эффективной.

    
    

  • Мостовая схема полного выпрямителя: Это особая форма двухполупериодного выпрямителя, в котором используются четыре диода в мостовой топологии. Мостовые выпрямители широко используются, особенно для выпрямления мощности, и их можно получить как один компонент, содержащий четыре диода, соединенных в виде моста.

    В этом формате используются четыре диода, по два проводящих в каждой половине цикла. Это означает, что есть два падения напряжения на диодах, которые могут рассеивать некоторую мощность, но это экономит потребность в трансформаторе с центральным ответвлением, что дает значительную экономию средств.Кроме того, диоды не обязательно должны иметь такое высокое номинальное обратное напряжение, как те, которые используются в конфигурации с двумя диодами.

    Ввиду того, что есть два падения напряжения на диодах, эта схема редко используется для обнаружения сигналов. Однако он очень подходит для использования в линейных источниках питания, а также во многих случаях в импульсных источниках питания.

    
    

• Схема синхронного выпрямителя: Синхронные или активные выпрямители используют активные элементы вместо диодов для обеспечения переключения.Это позволяет избежать потерь в диодах и значительно повысить КПД.

  Ввиду более высокого уровня эффективности, которую могут обеспечить синхронные выпрямители, они очень широко используются в высокоэффективных импульсных источниках питания. Их сложность более чем перевешивается достижимым гораздо более высоким уровнем эффективности.

  
  

Принимая во внимание разнообразие различных типов выпрямительных схем, существует хороший выбор того, какой тип использовать.Во многих случаях это продиктовано требуемым уровнем производительности, и в большинстве случаев требуется двухполупериодный выпрямитель. Благодаря доступности и невысокой стоимости мостовых выпрямителей, это, как правило, самый дешевый вариант, а не экономия на диодах и необходимость в центральном ленточном трансформаторе.

Из-за современных источников питания, требующих еще более высокого уровня эффективности, многие разработчики обращаются к использованию синхронных выпрямителей. Хотя они более сложные и поэтому стоят дороже, эти затраты часто окупаются окупаемостью, которую они дают при повышении уровня эффективности.

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». , ,

.Цепи выпрямителя переменного тока

»Электроника

— обзор основ выпрямительных схем переменного тока, используемых в схемах питания электроники, с подробным описанием диодных выпрямителей, включая полуволновые и двухполупериодные схемы выпрямителей, включая мостовой выпрямитель.

---

Пособие по схемам источника питания и руководство Включает:
Обзор электроники источника питания Линейный источник питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

---

— первый элемент источника питания для электроники, которому будет соответствовать любая входящая мощность, — это цепи трансформатора и выпрямителя переменного тока.Этот элемент любого источника питания электроники преобразует входящую мощность в форму, которая может быть принята схемами сглаживания и регулятора.

При работе от источника переменного тока используется трансформатор для преобразования входящего сетевого напряжения в правильное значение, требуемое для электронной схемы источника питания. Результирующая форма напряжения представляет собой переменный ток. Это необходимо исправить, чтобы можно было сгладить и регулировать мощность для использования электронными схемами. Для этого используется схема выпрямителя переменного тока.Хотя на первый взгляд схема выпрямителя может показаться очень простой, существует несколько различных форм схемы выпрямителя переменного тока, которые можно использовать. Выбор фактической выбранной схемы выпрямителя переменного тока будет зависеть от ряда факторов, а также от типа используемого трансформатора.

Цепи полу- и двухполупериодного выпрямителя

В схемах выпрямителя переменного тока

могут использоваться диоды в различных схемах конфигурации. Используя диоды по-разному, можно достичь разных уровней производительности.Существует два основных типа схем выпрямителя переменного тока:

• Цепи однополупериодного выпрямителя
• Цепи двухполупериодного выпрямителя

Из двух форм выпрямительной схемы переменного тока чаще используется двухполупериодная выпрямительная схема, особенно в приложениях, где требуется производительность. Полуволновой выпрямитель обычно используется в приложениях, где требуется мощность для небольшой вспомогательной цепи и где потребляется меньший ток.

Цепи однополупериодного выпрямителя

Как следует из названия, в цепях однополупериодного выпрямителя переменного тока в процессе выпрямления используется только половина формы волны переменного тока.Другими словами, они пропускают одну половину цикла и блокируют другую половину. Это означает, что питание подается на выход схемы выпрямителя — часто схема сглаживания только в течение половины цикла, и это оставляет половину цикла, когда питание не подается. Соответственно, напряжение на любом сглаживающем конденсаторе падает в течение этого периода по мере снятия заряда со сглаживающего конденсатора цепью нагрузки. Соответственно, уровни пульсации выше, чем при полноволновом выпрямлении, как будет показано ниже.

Схемы однополупериодных выпрямителей относительно просты. Процесс выпрямления может быть выполнен с помощью одного диода. Именно простота схемы делает схему однополупериодного выпрямителя привлекательной для многих приложений. В нем используется минимум компонентов, и он способен обеспечивать достаточное напряжение для многих целей.

При выборе диодов для использования в схемах выпрямителя переменного тока важным параметром является номинальное обратное напряжение. Это называется пиковым обратным напряжением, PIV.Для полуволнового выпрямителя PIV диода должен быть как минимум в два раза больше пикового напряжения формы волны переменного тока. Причина этого в том, что следует предполагать, что сглаживающий конденсатор будет удерживать пиковое напряжение формы волны переменного тока. Затем, когда диод находится в непроводящей части сигнала, форма сигнала переменного тока достигает своего пика, диодный выпрямитель будет видеть этот пик поверх пикового напряжения, удерживаемого конденсатором, то есть удвоенного пикового значения формы сигнала. Стоит отметить, что пиковое значение синусоиды равно 1.В 414 раз больше среднеквадратичного значения. Таким образом, рейтинг PIV для диода должен быть в 2 x 1,414 раза больше среднеквадратичного значения сигнала переменного тока. Вдобавок к этому стоит оставить хороший запас, чтобы учесть любые всплески, которые могут возникнуть на линии поставок.

Цепи двухполупериодного выпрямителя

Цепи двухполупериодного выпрямителя

могут использовать обе половины входящего сигнала, и в этом случае они более эффективны, чем полуволновые варианты. Однако для этого в выпрямительных схемах требуется больше диодов.

Схема двухполупериодного выпрямителя переменного тока имеет два разных пути, по одному для каждой половины цикла. Таким образом, один диод из набора диодов проводит одну половину цикла, тогда как другой диод из набора диодов проводит в другой половине цикла.

Мостовые выпрямители

Схема мостового выпрямителя используется во многих схемах двухполупериодного выпрямителя. Он состоит из четырех диодов и представляет собой эффективную форму выпрямления. В связи с этим многие производители изготавливают блоки мостовых выпрямителей с четырьмя диодами.Часто, когда эти мостовые выпрямители пропускают значительный ток, они рассеивают некоторую мощность и нагреваются. Чтобы предотвратить их перегрев, эти мостовые выпрямители часто изготавливаются такого формата, который позволяет их прикреплять к радиатору той или иной формы.

Сводка

Цепи выпрямителя переменного тока

широко используются во всех видах электронного оборудования. Везде, где используется источник питания переменного тока, будет включена схема выпрямителя, поскольку электронные схемы используют постоянный ток для питания своей работы.Хотя источники питания могут не являться непосредственной частью функции оборудования, они важны, потому что без какого-либо источника питания вся схема не будет работать. Поскольку в источниках питания используется переменный ток из-за характеристик передачи, а также необходимо использовать переменный ток, чтобы можно было использовать трансформаторы, всегда будут найдены выпрямительные схемы переменного тока. В этих схемах также очень распространены мостовые выпрямители, поскольку они образуют дешевую и эффективную форму компонента, которая будет использоваться в этих схемах.

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». , ,

.

Проектирование цепей питания — от простейших до самых сложных

В статье подробно рассказывается, как спроектировать и построить хорошую схему источника питания рабочего стола, начиная с базовой конструкции и заканчивая достаточно сложным источником питания с расширенными функциями.

Проектирование рабочего места Не обойтись без источника питания

Будь то новичок в области электроники или опытный инженер, всем необходим этот незаменимый элемент оборудования, называемый блоком питания.

Это связано с тем, что никакая электроника не может работать без питания, а точнее — с низковольтным источником постоянного тока, а блок питания — это устройство, специально предназначенное для выполнения этой цели.

Если это оборудование так важно, для всех в этой области становится обязательным изучить все мельчайшие подробности этого важного члена электронного семейства.

Давайте начнем и узнаем, как спроектировать схему источника питания, сначала простейшую, вероятно, для новичков, которые сочтут эту информацию чрезвычайно полезной.
Базовая схема источника питания требует трех основных компонентов для обеспечения желаемых результатов.
Трансформатор, диод и конденсатор.Трансформатор — это устройство, которое имеет два набора обмоток: первичную и вторичную.

Сеть 220 В или 120 В подается на первичную обмотку, которая передается на вторичную обмотку для создания там более низкого наведенного напряжения.

Низкое пониженное напряжение, доступное на вторичной обмотке трансформатора, используется для предполагаемого применения в электронных схемах, однако, прежде чем это вторичное напряжение может быть использовано, его необходимо сначала выпрямить, то есть напряжение должно быть преобразовано в постоянный ток. первый.

Например, если вторичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 вольт, то полученные 12 вольт от вторичной обмотки трансформатора будут 12 вольт переменного тока через соответствующие провода.

Электронная схема никогда не может работать с переменным током, поэтому это напряжение должно быть преобразовано в постоянное.

Диод — это одно из устройств, которое эффективно преобразует переменный ток в постоянный. Существуют три конфигурации, с помощью которых могут быть сконфигурированы основные конструкции источника питания.

Использование одного диода:

Самая простая и грубая форма конструкции источника питания — это тот, в котором используется один диод и конденсатор.Поскольку один диод будет выпрямлять только один полупериод сигнала переменного тока, для этого типа конфигурации требуется большой конденсатор выходного фильтра для компенсации вышеуказанного ограничения.

Фильтрующий конденсатор гарантирует, что после выпрямления на участках падения или убывания результирующей схемы постоянного тока, где напряжение имеет тенденцию к падению, эти участки заполняются и покрываются накопленной энергией внутри конденсатора.

Вышеупомянутая компенсация за счет накопленной энергии в конденсаторах помогает поддерживать чистый и свободный от пульсаций выход постоянного тока, что было бы невозможно только с помощью диодов.

Для конструкции источника питания с одним диодом вторичная обмотка трансформатора должна иметь только одну обмотку с двумя концами.

Однако вышеупомянутая конфигурация не может считаться эффективной конструкцией источника питания из-за ее грубого полуволнового выпрямления и ограниченных возможностей формирования выходного сигнала.

Использование двух диодов:

Использование пары диодов для создания источника питания требует трансформатора с центральной вторичной обмоткой с ответвлениями. На схеме показано, как диоды подключаются к трансформатору.

Хотя два диода работают в тандеме и обрабатывают обе половины сигнала переменного тока и производят двухполупериодное выпрямление, используемый метод неэффективен, потому что в любой момент используется только одна половина обмотки трансформатора. Это приводит к плохому насыщению сердечника и ненужному нагреву трансформатора, что делает этот тип конфигурации источника питания менее эффективной и обычной конструкцией.

Использование четырех диодов:

Это лучшая и общепринятая форма конфигурации источника питания в том, что касается процесса выпрямления.

Продуманное использование четырех диодов делает работу очень простой, достаточно всего лишь одной вторичной обмотки, насыщение сердечника идеально оптимизировано, что обеспечивает эффективное преобразование переменного тока в постоянный.

На рисунке показано, как создается двухполупериодный выпрямленный источник питания с использованием четырех диодов и конденсатора фильтра с относительно низким номиналом.

Этот тип диодной конфигурации широко известен как мостовая сеть. Возможно, вы захотите узнать, как построить мостовой выпрямитель.

Все вышеперечисленные конструкции источников питания обеспечивают выходы с обычным регулированием и поэтому не могут считаться идеальными, они не обеспечивают идеальных выходов постоянного тока и, следовательно, нежелательны для многих сложных электронных схем. Кроме того, эти конфигурации не включают функции управления переменным напряжением и током.

Однако вышеупомянутые функции могут быть просто интегрированы в вышеупомянутые конструкции, а не в последнюю конфигурацию двухполупериодного источника питания посредством введения одной ИС и нескольких других пассивных компонентов.

Использование IC 317 или LM338:

IC LM 317 — это универсальное устройство, которое обычно объединяется с источниками питания для получения хорошо регулируемых и регулируемых выходных напряжений / токов. Несколько примеров схем питания, использующих эту микросхему

Поскольку указанная выше микросхема может поддерживать максимум 1,5 А, для более высоких выходных токов можно использовать другое аналогичное устройство, но с более высокими номиналами. IC LM 338 работает точно так же, как LM 317, но может выдерживать ток до 5 ампер.Ниже показан простой дизайн.

Для получения фиксированных уровней напряжения ИС серии 78ХХ могут использоваться с описанными выше схемами питания. ИС 78XX подробно описаны для вашего обращения.

В настоящее время бестрансформаторные источники питания SMPS становятся фаворитами среди пользователей из-за их высокой эффективности, высокой мощности, обеспечивающей функции при удивительно компактных размерах.
Хотя создание схемы источника питания SMPS в домашних условиях, безусловно, не для новичков в этой области, инженеры и энтузиасты, обладающие всесторонними знаниями в этой области, могут заняться построением таких схем дома.

Вы также можете узнать об аккуратной конструкции блока питания с переключателем режимов.

Есть несколько других форм источников питания, которые могут быть построены даже начинающими любителями электроники и не требуют трансформаторов. Хотя эти типы цепей питания очень дешевы и просты в сборке, они не могут поддерживать большой ток и обычно ограничиваются 200 мА или около того.

Конструкция бестрансформаторного источника питания

Две концепции вышеупомянутых безтрансформаторных цепей питания обсуждаются в следующих парах сообщений:

С использованием высоковольтных конденсаторов,

С помощью Hi-End ICs и FET

Обратная связь от одного из преданных читателей этого блога

Дорогой Свагатам Маджумдар,

Я хочу сделать блок питания для микроконтроллера и его зависимых компонентов…

Я хочу получить стабильный выход + 5В и + 3,3В от блока питания, я не уверен в возрасте усилителя, но я думаю, что всего 5А должно быть достаточно, также будет 5V Mouse и 5V Клавиатура, 3 микросхемы SN74HC595 и 2 статических ОЗУ по 512 Кб … Так что я действительно не знаю, к какой амперметре нужно стремиться ….

Думаю, 5 А достаточно? …. Мой ГЛАВНЫЙ вопрос — какой ТРАНСФОРМАТОР использовать использовать и какие ДИОДЫ использовать? Я выбрал трансформатор после того, как прочитал где-то в Интернете, что мостовой выпрямитель вызывает ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ на 1.4V в целом и в вашем блоге выше вы заявляете, что мостовой чтец вызовет повышение напряжения? …

ТАК Я не уверен (в любом случае не уверен, что я новичок в электронике) ….. ПЕРВЫЙ трансформатор, который я выбрал был этот. Пожалуйста, посоветуйте мне, какой из них ЛУЧШЕ для моих нужд и какие ДИОДЫ тоже использовать …. Я хотел бы использовать блок питания для платы, очень похожей на эту ….

Пожалуйста, помогите мне и подскажите лучший способ сделать подходящий сетевой блок питания 220/240 В, который дает мне СТАБИЛЬНЫЕ 5 В и 3,3 В для использования с моим дизайном.Заранее спасибо.

Как получить постоянные 5 В и 3 В от цепи источника питания

Здравствуйте, вы можете добиться этого, просто используя микросхему 7805 для получения 5 В и добавив пару диодов 1N4007 к этим 5 В для получения примерно 3,3 В.

5 ампер выглядит слишком высоко, и я не думаю, что вам потребуется такой большой ток, если только вы не используете этот источник питания с внешним каскадом драйвера, несущим более высокие нагрузки, такие как светодиод высокой мощности или двигатель и т. Д.

Итак, я Я уверен, что ваше требование может быть легко выполнено с помощью вышеупомянутых процедур.

для питания MCU с помощью описанной выше процедуры вы можете использовать 0-9 В или 0-12 В с током 1 ампер, диоды могут быть 1N 4007 x 4 контакта

Диоды будут падать на 1,4 В, когда вход постоянного тока, но когда это AC как от трафарета, то выход будет увеличен в 1,21 раза.

обязательно используйте конденсатор 2200 мкФ / 25 В после моста для фильтрации.

Надеюсь, эта информация просветит вас и ответит на ваши вопросы.

На следующем изображении показано, как получить 5 В и 3.Постоянная 3В от данной цепи питания.

Получение переменного выходного напряжения 9 В от IC 7805

Обычно IC 7805 рассматривается как фиксированный стабилизатор напряжения 5 В. Однако с помощью простого обходного пути ИС можно превратить в схему переменного регулятора напряжения от 5 В до 9 В, как показано выше. Здесь мы видим, что предустановка на 500 Ом добавлена ​​к центральному контакту заземления ИС, что позволяет ИС выдавать повышенное выходное значение до 9 В с током 850 мА. Предустановку можно было отрегулировать для получения выходных сигналов в диапазоне от 5 В до 9 В.

Создание фиксированной схемы регулятора 12 В

На приведенной выше диаграмме мы можем увидеть, как обычная микросхема регулятора 7805 может быть использована для создания фиксированного регулируемого выхода 5 В.

Если вы хотите получить фиксированный регулируемый источник питания 12 В, ту же конфигурацию можно применить для получения требуемых результатов, как показано ниже:

Регулируемый источник питания 12 В, 5 В

Теперь предположим, что у вас есть схемы, которым требуется двойное питание в диапазоне фиксированных 12В и регулируемых 5В.

Для таких приложений описанная выше конструкция может быть просто изменена путем использования микросхемы 7812, а затем микросхемы 7805 для получения вместе требуемых выходных регулируемых источников питания 12 В и 5 В, как показано ниже:

.

3 простых схемы ИБП постоянного тока для модема / маршрутизатора

В следующей статье мы обсудим 3 полезных схемы источника бесперебойного питания постоянного тока или схемы ИБП постоянного тока для источников бесперебойного питания с низким постоянным током

Первая идея ниже представляет схему ИБП постоянного тока может использоваться для обеспечения резервного питания модемов или маршрутизаторов во время сбоев в электросети, так что широкополосное / WiFi-соединение никогда не прерывается. Идею запросил г-н Галив.

Технические характеристики

Мне нужна такая схема, как
У меня есть два адаптера постоянного тока на 12 В (600 мА и 2 А).
Когда присутствует входная сеть, с адаптером 600 мА я хочу заряжать аккумулятор (7,5 Ач), а с адаптером 2 А я хочу использовать свой Wi-Fi роутер.
при отключении сети переменного тока аккумулятор будет бесперебойно обеспечивать резервное копирование моего Wi-Fi роутера. Как ИБП.
Модем MY рассчитан на 12 В 2,0 А. Вот почему я хочу использовать два адаптера постоянного тока 12 В.

The Design

Два адаптера фактически не требуются для предлагаемого применения. Один адаптер, вероятно, тот, который используется для зарядки аккумулятора ноутбука, может также использоваться для зарядки внешнего аккумулятора.

Глядя на данную принципиальную схему ИБП с модемом постоянного тока, мы можем увидеть простую, но интересную конфигурацию, включающую пару диодов D1, D2 и резистор R1.

Обычно зарядное устройство для ноутбука рассчитано на 18 В, поэтому для зарядки аккумулятора на 12 В его необходимо снизить до 14 В. Это легко сделать с помощью транзисторного стабилитрона.

При наличии сети напряжение на катоде D1 больше положительного, чем на D2, что поддерживает обратное смещение D2. Это позволяет проводить только D1, подавая напряжение с адаптера на модем.

D2 выключается, подключенная батарея начинает получать необходимое зарядное напряжение через R1 и начинает заряжаться в процессе.

В случае выхода из строя сети переменного тока D1 отключается и, следовательно, позволяет D2 проводить, позволяя напряжению батареи мгновенно достигать модема, не вызывая перебоев в сети.

R1 следует выбирать в зависимости от силы тока зарядки подключенного аккумулятора.

Намного лучшая и улучшенная версия вышеупомянутого показана на следующей диаграмме:

2) Схема повышающего ИБП от 6 В до 220 В

Вторая схема объясняет простую схему ИБП с повышающим преобразователем для подачи бесперебойного питания на спутниковое ТВ. ящики, чтобы запись в автономном режиме никогда не прерывалась во время отключения электроэнергии.Идея была предложена г-ном Анируддха Мукхерджи.

Технические характеристики

Я энтузиаст, увлекающийся электроникой. Хотя я знаю только основы, я уверен, что вы должны получать сотни писем ежедневно, и я полностью уверен в своей удаче, если это попадет вам в «глаза»

Мое требование:

16 вольт Резервный источник постоянного тока 1 А для моей квартиры Централизованный распределительный щит Tata sky.
Проблема: люди, обслуживающие мою квартиру, не используют резервное копирование (генератор) в дневное время, у меня есть цифровой видеорегистратор Tata sky, который не может записывать, поскольку происходит потеря сигнала из-за сбоя питания.

Разрешение:

Я подумал о небольшой резервной системе, я купил небольшую схему балласта CFL на 6 вольт и 11 Вт, думая как дешевое альтернативное решение, но то же самое не сработало.

Почему я ищу источник переменного тока вместо постоянного тока? Я не хочу вмешиваться в их систему и получать штрафы за любые сбои, которые могут возникнуть из-за естественного хода работы.

Не могли бы вы помочь мне с очень простой рентабельной схемой, которая даст мне 220 вольт 20 ватт мощности от 6 вольт 5ач батареи.Точнее 220 вольт от 6-вольтовой батареи, так как я недавно купил 6-вольтовую 5-ач батарею . Требуемая выходная мощность составляет менее 20 Вт, характеристики адаптера
:

Выход — 16 вольт 1 ампер
Вход — 240 вольт 0,06 ампер

Я знаю, что у вас много работы, но если бы вы могли уделить немного времени и помочь мне с этим, это было бы большим подспорьем. спасибо

Спасибо,
Aniruddha

Конструкция

Поскольку сегодня все электронные системы используют источник питания SMPS, вход не обязательно должен быть переменного тока для питания этого оборудования, а скорее его эквивалентом Постоянный или импульсный постоянный ток также становятся полезными и работают так же хорошо.

Обращаясь к диаграмме выше, можно увидеть несколько разделов, конфигурация IC1 позволяет повысить постоянный ток с напряжением 6 В до гораздо более высокого импульсного постоянного тока 220 В через топологию повышающего преобразователя с использованием IC 555 в нестабильной форме. Крайняя левая аккумуляторная секция обеспечивает переключение с сети на резервную батарею каждый раз, когда цепь обнаруживает сбой питания.

Идея довольно проста и не требует особой проработки.

Как работает схема

IC1 сконфигурирован как нестабильный генератор, который управляет T1 и, следовательно, L1 с одинаковой частотой.

T1 индуцирует полный ток батареи через L1, вызывая на нем пропорционально повышенное напряжение во время периодов выключения T1 (индуцированная обратная ЭДС от L1).

L1 должен быть соответствующим образом рассчитан так, чтобы он генерировал требуемую величину напряжения на показанных клеммах.

Указанные 200 витков ориентировочно рассчитаны и могут потребовать значительных изменений для достижения запланированного 220 В от входного источника питания 6 В.

T2 введен для регулирования выходного напряжения до желаемого безопасного уровня, который здесь составляет 220 В.

Z1, следовательно, должен быть стабилитроном 220 В, который проводит только тогда, когда этот предел превышен, что заставляет T2 проводить и заземлять вывод 5 ИС, останавливая частоту на выводе 3 до нулевого напряжения.

Вышеупомянутый процесс постоянно быстро корректируется, обеспечивая постоянное напряжение 220 В на выходе.

Адаптер, который можно увидеть в крайнем левом углу, используется по двум причинам: во-первых, чтобы гарантировать, что IC1 работает непрерывно и выдает необходимое 220 В для подключенной нагрузки независимо от наличия сети (как и в онлайн-системах ИБП), а также для обеспечения зарядного тока аккумулятора при наличии сетевого напряжения.

Соответствующий транзистор TIP122 предназначен для генерации регулируемого постоянного тока 7 В для аккумулятора, а также для ограничения чрезмерной зарядки аккумулятора.

Использование выключения операционного усилителя

Если вам нужна точная схема, которая будет точно контролировать батарею ИБП постоянного тока и реализовывать требуемые выключения при перезарядке и низком разряде, следующая конструкция может оказаться полезной.

3) Схема резервного ИБП постоянного тока

В этой третьей концепции ниже мы изучим пару простых резервных цепей ИБП для обеспечения безопасного бесперебойного питания важнейших устройств, таких как компьютер ATX или модемы и т. Д.Идея была предложена господином Шаяном Фирузи.

Цели и требования схемы

1. Есть много продуктов, которые имеют 2 входа для разных источников питания, например, один для нормальной сети, один для генератора или другой сети, например, серверы, маршрутизаторы и некоторое критическое оборудование, которое мы называем это резервные источники питания
2. У меня есть оборудование, которое потребляет 3 ампера при 12 вольт постоянного тока, если я использую 2 передачи с 12 вольт, 3 ампер на выходе, который берет на себя ответственность, а какой ждет первой потери ?? Оба одинаковы по напряжению и силе тока, я не хочу, чтобы они работали вместе,
3. Я хочу, чтобы второй источник питания был в режиме ожидания
4. Просто простой вопрос: что произойдет, если я заменю батарею другим источником питания на 12 вольт? Будет ли он работать как резервный или резервный источник питания?
5. Спасибо за ваш ответ заранее. И если возможно, расскажите нам о модели диода и других компонентов на 12 вольт 3 ампера

Конструкция

По запросу схема, описанная в приведенной выше ссылке, может быть изменена для работы с другим источником питания постоянного тока путем исключения батареи и связанных этапов, как показано в следующей форме резервной схемы ИБП:

Использование двух входов источника питания

Как мы видим, схема предназначена для работы с несколькими источниками питания блоки питания имеют идентичные характеристики, так что при выходе из строя первичного источника питания реле мгновенно переключается на вторичный источник питания, обеспечивая бесперебойное питание подключенной нагрузки.

Диод D1 гарантирует, что пока первичный источник питания активен, а реле находится в деактивированном положении, он подключается последовательно с D3, создавая большее прямое падение, чем диод первичного питания D4 … в команде и питании нагрузки.

Однако, как только основной источник выходит из строя, D4 отключается, и в течение этой доли секунды D1 и D4 принимают на себя питание нагрузки, пока реле не переключится на обход D1 и включение полной номинальной мощности нагрузки.

На следующей схеме показан метод, который позволяет включить батарею в предложенную резервную схему ИБП и заменить основной источник питания солнечной панелью, что делает систему трехсторонней защищенной цепью ИБП.

Использование источника питания с батареей

Ссылаясь на схему, пока доступна солнечная энергия, реле остается активированным, обеспечивая отключение питающей сети 14 В от системы.

Солнечная энергия тем временем заряжает аккумулятор, а также подключенную нагрузку через D1.

Энергия батареи немного ниже, чем мощность солнечной панели, поэтому D2 остается деактивированным, так что только D1 может передавать солнечную энергию на подключенную нагрузку на выходе.

Использование TIP122 для зарядки батареи постоянного тока

TIP122 обеспечивает регулируемое и безопасное защищенное от перезарядки питание для батареи, которая заряжается исключительно через напряжение панели в дневное время.

С наступлением ночи реле деактивируется в какой-то момент, когда солнечная энергия становится слишком слабой для удержания реле в активном состоянии.

Вышеупомянутое переключение мгновенно переключает питание от сети 14 В в систему, позволяя нагрузке переключаться на напряжение сети без прерывания.

Питание от батареи гарантирует, что пока реле переключается с солнечной батареи на питание от сетевого адаптера, оно компенсирует кратковременный перерыв питания при переключении, подавая собственное питание на нагрузку и предотвращая даже микросекундный перерыв в питании. Загрузка.

Батарея также образует третью «линию защиты» на случай одновременного отказа как первичного, так и вторичного питания, и всегда находится в режиме ожидания для рекомендованной работы схемы резервного источника бесперебойного питания.

Первую резервную схему ИБП, включающую два источника питания, можно лучше модифицировать, как показано ниже, здесь видно, что реле Н / З напрямую связано с нагрузкой, что обеспечивает нулевое падение напряжения в линии питания:

Модем ИБП с использованием зарядного устройства TP4056 Li-IOn

Если вы заинтересованы в изготовлении ИБП 5 В постоянного тока для вашего маршрутизатора с использованием высокопроизводительных зарядных устройств, таких как TP4056 и модули повышающих преобразователей, вам может помочь следующая конструкция:

Можно также построить вышеуказанную конструкцию без реле, как указано ниже:

,