Линейный блок питания на lm358 схема: Лабораторный БП на основе Простого и доступного БП

РадиоКот :: Лабораторный с ОУ

Впервые эта замечательная схема встретилась мне в лабораторном блоке питания на 50 вольт 1 ампер (https://members.shaw.ca/novotill/index.htm). Впоследствии я нашел этот же подход в промышленном лабораторном источнике HY3020E (30 вольт 20 ампер). Вот она в упрощенном варианте:

Операционный усилитель DA1 сравнивает напряжение на делителе R2-R4 c напряжением на его инвертирующем входе. Если выходное напряжение увеличивается, то напряжение на неинвертирующем входе DA1 станет меньше напряжения на инвертирующем. DA1 своим выходным напряжением закроет транзистор VT1, что приведет к уменьшению выходного напряжения. Регулировка выходного напряжения может осуществляется изменением величины опорного напряжения Vref или резистора R4.

Выходной ток создает на резисторе R3 падение напряжения. Пока это напряжение меньше опорного Iref, на выходе DA2 положительное напряжение, близкое к напряжению питания DA2. Диод изолирует выход DA2 от затвора выходного транзистора. Как только падение напряжения на R3 превысит опорное напряжение Iref, выходное напряжение DA2 уменьшится и через диод начнет закрывать выходной транзистор VT1. При этом выходной ток уменьшится до такой величины, что вызванное им падение напряжения на R3 сравняется с опорным напряжением Iref. Регулируя Iref возможно регулировать величину выходного тока.

При ограничении тока величина выходного напряжения становится меньше заданного. Пытаясь привести его в норму, DA1 увеличит свое выходное напряжение почти до положительного напряжения питания ОУ. Но у него это не получиться, поскольку DA2 не позволяет увеличиваться управляющему напряжению на затворе выходного транзистора, тем самым ограничивая ток. Все потуги DA1 падают на резисторе R1. В режиме ограничения тока этот резистор как бы подключен к положительному полюсу источника питания и служит нагрузкой DA2.

Для питания операционных усилителей должен быть применен отдельный маломощный двуполярный источник питания, общая точка которого соединяется с положительным выходом OUT+. Величина напряжения этого источника должна быть подходящей для питания ОУ и полного открытия выходного транзистора. Выходное стабилизированное напряжение формируется из нестабилизированного напряжения Vin. Благодаря применению дополнительного источника питания возможно применение обычных операционных усилителей в высоковольтных источниках питания (например 50 вольт). Схема очень гибка в применении. Величина выходного напряжения не зависит от напряжений питания ОУ. Она определяется только величиной опорного напряжения Vref и делителем R2R4. Величина выходного тока определяется опорным напряжением Iref и величиной резистора R3.

Благодаря включению полевого транзистора повторителем дополнительная частотная компенсация схемы не требуется при применении ОУ с единичным коэффициентом усиления. Отсутствие дополнительной компенсации обеспечивает работу ОУ на полной скорости и, следовательно, быстрое переключение от ограничения напряжения к ограничению тока и обратно.

На базе рассмотренной схемы был построен лабораторный источник питания с диапазоном регулирования напряжения 0-30 V и тока 0-0.5A .

Схема в точности повторяет рассмотренную ранее упрощенную схему. Опорное напряжение генерируется с помощью TL431 и равно 3,3 вольта. Опорное напряжение токового ограничения регулируется переменным резистором R5. R7 используется для регулирования напряжения. VD1 – VD4, C2, C3 используются для получения питающего ОУ двуполярного напряжения.

Транзистор VT1 служит для индикации ограничения тока включением светодиода оранжевого цвета, а также он используется в триггерной защите. Триггерная защита работает следующим образом. При ограничении тока напряжение на выходе DA2:A падает, что приводит к открыванию транзистора VT1 и свечению светодиода VD6. Положительное напряжение, возникающее при этом на коллекторе VT1, через R20, S1, VD8 поступает на инвертирующий вход DA2:A. Это напряжение имитирует большое падение напряжения на токоизмерительном резисторе, что приводит к полному закрытию выходного транзистора и снижению выходного напряжения до 0. После срабатывания триггерной защиты выходное напряжение отсутствует до ее отключения. Триггерная система защиты включается и отключается кнопкой с фиксацией S1. При отключенной триггерной защите обычное ограничение тока продолжает работать. После того как величина напряжения восстановится, триггерную защиту можно снова включить. Конденсатор C8 служит для задержки включения триггерной защиты на несколько миллисекунд.

Транзистор VT4 служит для быстрого разряда выходного конденсатора в случае отсутствия нагрузки при уменьшении выходного напряжения. Вместо него может быть использована обычная резистивная нагрузка сопротивлением 1-2 килоома соответствующей мощности. Применение транзистора исключает выделение дополнительной мощности на нагрузочном резисторе во время работы. При нормальном напряжении он закрыт. Открывается он только тогда, когда происходит уменьшение выходного напряжения за счет регулировки. При применении обычного полевого транзистора на базу транзистора может подаваться обратное напряжение значительной величины (>5 вольт). В этом случае транзистор должен быть защищен дополнительным диодом.

Схема легко масштабируется. Для выбора другого максимального напряжения необходимо изменить сопротивление R10 в делителе.

Для изменения максимального тока следует пропорционально изменить R17, учитывая, что при максимальном токе падение напряжение на нем должно быть 0,5 вольт.

Меняя ток или напряжение необходимо выбирать соответствующий нестабилизированный источник.

Применение logic level мощного транзистора обусловлено напряжением питания операционного усилителя +-6 вольт. Обычный полевой транзистор может быть применен при увеличении напряжения питания ОУ до +-10-12 вольт. Также в качестве управляющего транзистора можно использовать биполярный транзистор, включенный по схеме Дарлингтона. Его частота единичного усиления должна в 3-5 раз превосходить частоту единичного усиления ОУ для обеспечения стабильности. Поэтому в случае использования биполярного транзистора типа TIP147 с его типичной частотой единичного усиления 3MHz лучше использовать ОУ LM358 или даже OP07. В качестве управляющего транзистора может быть применено несколько параллельно включенных транзисторов с применением выравнивающих сопротивлений в эмиттерах. Управляющий транзистор должен охлаждаться радиатором. В своем блоке питания я применил полевые транзисторы и отностительно быстрые ОУ TL082. Маломощные транзисторы могут быть использованы практически любые высокочастотные. Постоянные резисторы – мощностью 0,125 вата, за исключением R17 (керамический 3 или 5 ватт) и R23 (1 или 2 ватта). Переменные резисторы применены с линейной характеристикой регулирования.

Нестабилизированный источник собран по следующей схеме.

Перед первым включением рекомендуется проверить отсутствие замыканий на плате и вообще в схеме. Сначала проверяется работа нестабилизированного источника без подключения стабилизатора. Первое включение блока питания проводят без нагрузки с переменными резисторами в среднем положении и выключенным S1. Необходимо проверить напряжения питания ОУ, опорное напряжение 3,3 вольта. Напряжение на выходе DA2A должно быть близко к положительному источнику, на выходе DA2B, на затворе – на грани открывания регулирующего транзистора (0,5 – 3 вольта). Выходное напряжение должно регулироваться резистором R7.

После этого нужно установить напряжение 3-5 вольт и подключить нагрузку. Я использовал лампочку на 24 вольта, но можно использовать и другую нагрузку с током миллиампер 100 при 24 вольтах. При подключении лампочки выходное напряжение не должно измениться. Установив напряжение 7-12 вольт, резистором R5 необходимо плавно уменьшать выходной ток. При каком то значении источник должен перейти в режим ограничения тока. В этом режиме светодиод VD6 должен включиться и напряжение на выходе DA2A должно упасть до 0 – 2 вольт. На выходе DA2B напряжение должно быть близко к напряжению положительного источника питания ОУ. Вращая R7, убедиться в изменении тока (яркости свечения лампы).

В режиме ограничения тока регулировка напряжения в сторону увеличения не должна оказывать влияния на ток в нагрузке. При уменьшении напряжения, как только ток уменьшится до величины, заданной резистором R5, источник должен перейти в режим регулировки напряжения – светодиод VD6 должен погаснуть

После этого можно проверить работу системы защиты в режиме короткого замыкания. При соединении выходных клемм источник должен перейти в режим ограничения тока – загореться VD6.

После этих проверок можно считать, что источник работает правильно. Необходимо только проверить максимальные значения токов и напряжений. Максимальное напряжение лучше проверять на нагрузке, близкой к максимальной. На регулирующем транзисторе должен быть запас как минимум в несколько вольт при минимальном сетевом напряжении. Если этого нет, то можно либо уменьшить максимальное выходное напряжение, либо просто иметь в виду, что при максимальной нагрузке напряжение может быть нестабилизированным. Для уменьшения максимального выходного напряжения параллельно R10 припаивается еще один резистор. Поскольку я применял smd резисторы 0805, я просто напаял его сверху дополнительно. Если максимальное напряжение нужно увеличить – то ту же операцию можно провести с R9. Конечно же можно и перепаять эти сопротивления заново с другими номиналами. Если разрабатывается блок питания с другим диапазоном напряжений, то нужно изменять, прежде всего, R10.

Перед проверкой максимального тока выходное напряжение уменьшается до минимума, а регулятор тока выкручивается на максимум. Максимальный ток проверяется в режиме короткого замыкания – амперметр подключается на выход. Должна сработать защита. Если этого не произошло, регулятор напряжения нужно выставить в среднее положение. Максимальный ток подбирается резистором R4. При подборе нужно следить, что бы напряжение на R5 было в диапазоне 0,4 – 0,6 вольта. То есть этим резистором осуществляется точная подгонка. Для грубого изменения максимального тока необходимо менять сопротивление шунта R17.

Потом проверяется триггерная защита. Если замкнуть кнопку s1, а потом выходные клеммы, должен загораться светодиод VD6. При устранении короткого замыкания светодиод должен продолжать гореть. Напряжение на выходе должно оставаться около 0. После срабатывания триггерной защиты источник вновь может быть возвращен в рабочее состояние кратковременным размыканием S1.

Блок питания собран в корпусе из под АТХ источника. На фото видны регулирующие резисторы, оба мощных транзистора на радиаторе (один из них через прокладку), кнопка S1, сдвоенный светодиод (над клеммами), шунт, выходные клеммы, печатная плата.

Опорное напряжение не случайно выбрано 3.3 вольт. Это стандартное напряжение питания многих микроконтроллеров. Микроконтроллер может использоваться для генерации опорных регулируемых напряжений. В этом случае регулировку выходного напряжения можно осуществлять цифровыми методами. Об этом я надеюсь рассказать в следующей статье.

 

Файлы:
Дополнительные материалы

Все вопросы в Форум.

Лабораторный блок питания своими руками

При создании различных электронных устройств, рано или поздно, встаёт вопрос о том, что использовать в качестве источника питания для самодельной электроники. Допустим, собрали вы какую-нибудь светодиодную мигалку, теперь её нужно от чего-то аккуратно запитать. Очень часто для этих целей используют различные зарядные устройства для телефонов, блоки питания компьютеров, всевозможные сетевые адаптеры, которые никак не ограничивают ток, отдаваемый в нагрузку.

А если, допустим, на плате этой самой светодиодной мигалки случайно остались незамеченными две замкнутые дорожки? Подключив её к мощному компьютерному блоку питания собранное устройство легко может сгореть, если на плате имеется какая-либо ошибка монтажа. Именно для того, чтобы не случалось таких неприятных ситуаций, существуют лабораторные блоки питания с защитой по току. Заранее зная, какой примерно ток будет потреблять подключаемое устройство, мы можем предотвратить короткое замыкание, и, как следствие, выгорание транзисторов и нежных микросхем.
В этой статье рассмотрим процесс создания именно такого блока питания, к которому можно подключать нагрузку, не боясь, что что-нибудь сгорит.

Схема блока питания

Схема содержит в себе микросхему LM324, которая совмещает в себе 4 операционных усилителя, вместо неё можно ставить TL074. Операционный усилитель ОР1 отвечает за регулировку выходного напряжения, а ОР2-ОР4 следят за потребляемым нагрузкой током. Микросхема TL431 формирует опорное напряжение, примерно равное 10,7 вольт, оно не зависит от величины питающего напряжения. Переменный резистор R4 устанавливает выходное напряжение, резистором R5 можно подогнать рамки изменения напряжения под свои нужны. Защита по току работает следующим образом: нагрузка потребляет ток, который протекает через низкоомный резистор R20, который называется шунтом, величина падения напряжения на нём зависит от потребляемого тока. Операционный усилитель ОР4 используется в качестве усилителя, повышая малое напряжение падения на шунте до уровня 5-6 вольт, напряжение на выходе ОР4 меняется от нуля до 5-6 вольт в зависимости от тока нагрузки. Каскад ОР3 работает в качестве компаратора, сравнивая напряжение на своих входах. Напряжение на одном входе задаётся переменным резистором R13, который устанавливает порог срабатывания защиты, а напряжение на втором входе зависит от тока нагрузки. Таким образом, как только ток превысит определённый уровень, на выходе ОР3 появится напряжение, открывающее транзистор VT3, который, в свою очередь, подтягивает базу транзистора VT2 к земле, закрывая его. Закрытый транзистор VT2 закрывает силовой VT1, размыкая цепь питания нагрузки. Происходят все эти процессы за считанные доли секунды.
Резистор R20 стоит взять мощностью ватт на 5, чтобы предотвратить его возможный нагрев при долгой работе. Подстроечный резистор R19 задаёт чувствительность по току, чем больше его номинал, тем большей чувствительности можно добиться. Резистор R16 настраивает гистерезис защиты, рекомендую не увлекаться с повышением его номинала. Сопротивление 5-10 кОм обеспечит чёткое защёлкивание схемы при срабатывании защиты, более большое сопротивление даст эффект ограничения по току, когда напряжение не выходе будет пропадать не полностью.
В качестве силового транзистора можно применить отечественные КТ818, КТ837, КТ825 или импортный TIP42. Особое внимание стоит уделить его охлаждению, ведь вся разница входного и выходного напряжение будет рассеиваться в виде тепла на этом транзисторе. Именно поэтому не стоит использовать блок питания на малом выходном напряжении и большом токе, нагрев транзистора при этом будет максимальным. Итак, перейдём от слов к делу.

Изготовление печатной платы и сборка

Печатная плата выполняется методом ЛУТ, который неоднократно описывался в интернете.



На печатной плате добавлен светодиод с резистором, которые не указаны в схеме. Резистор для светодиода подойдёт номиналом 1-2 кОм. Этот светодиод включается при срабатывании защиты. Также добавлены два контакта, обозначенные словом «Jamper», при их замыкании блок питания выходит из защиты, «отщёлкивается». Кроме того, добавлен конденсатор 100 пФ между 1 и 2 выводом микросхемы, он служит для защиты от помех и обеспечивает стабильную работу схемы.



Скачать плату:

Настройка блока питания

Итак, после сборки схемы можно приступить к её настройке. Первым делом, подаём питание 15-30 вольт и замеряем напряжение на катоде микросхемы TL431, оно должно быть примерно равно 10,7 вольт. Если напряжение, подаваемое на вход блока питания, небольшое (15-20 вольт), то резистор R3 стоит уменьшить до 1 кОм. Если опорное напряжение в порядке, проверяем работу регулятора напряжения, при вращении переменного резистора R4 оно должно меняться от нуля до максимума. Далее, вращаем резистор R13 в самом крайнем его положении возможно срабатывание защиты, когда этот резистор подтягивает вход ОР2 к земле. Можно установить резистор номиналом 50-100 Ом между землёй и выводом крайним выводом R13, который подключается к земле. Подключаем какую-либо нагрузку к блоку питания, устанавливаем R13 в крайнее положение. Повышаем напряжение на выходе, ток будет расти и в какой-то момент сработает защита. Добиваемся нужной чувствительности подстроечным резистором R19, затем вместо него можно впаять постоянный. На этом процесс сборки лабораторного блока питания закончен, можно установить его в корпус и пользоваться.

Индикация

Для индикации выходного напряжения весьма удобно использовать стрелочную головку. Цифровые вольтметры хоть и могут показывать напряжение вплоть до сотых долей вольта, постоянно бегущие цифры плохо воспринимаются глазом человека. Именно поэтому рациональнее использовать именно стрелочные головки. Сделать вольтметр из такой головки очень просто – достаточно поставить последовательно с ней подстроечный резистор номиналом 0,5 – 1 МОм. Теперь нужно подать напряжение, величина которого заранее известна и подстроечным резистором подстроить положение стрелки, соответствующее прикладываемому напряжению. Успешной сборки!

Линейный лабораторный БП на ОУ LM324. Заказ платы для БП на jlcpcb.com

Существует множество различных схем блоков питания и на сегодняшний день преимущественно применяются импульсные блоки питания. Они отличаются небольшими габаритами и достаточно высоким КПД. Их применяют во всей цифровой технике и даже в современном светодиодном освещении в качестве драйверов. Но есть у таких блоков питания один недостаток – это значительные пульсации на выходе. Если устройство чувствительно к подобным помехам, то использовать импульсный блок питания не получится.

Для устройств, требующих высокой стабильности питающего напряжения, применяют линейные блоки питания, которыми также оснащаются лабораторные блоки питания для питания различных тестовых плат.

Качественные лабораторные блоки питания стоят приличных денег и не каждый может себе позволить его приобретение, но зато в интернете можно найти множество схем блоков питания, которые каждый радиолюбитель может собрать самостоятельно. Далее мы, собственно, займемся сборкой такого блока питания по схеме, найденной в сети. Схема собрана на мощном транзисторе, состояние которого управляется с помощью операционного усилителя LM324. Считается, что блоки питания на ОУ также достаточно шумные, но в данном варианте шумы операционного усилителя сведены к нулю.

Для изготовления печатной платы, нужно ее для начала разработать. Существует множество программ, в которых используя базу компонентов можно достаточно быстро нарисовать многослойную печатную плату. Плата для нашего лабораторного блока питания разработана в программе SprintLayout.

Многие радиолюбители затем самостоятельно изготавливают плату с помощью вытравливания меди различными составами, ну а мы же пойдем другим путем, и закажем плату в Китае. Изготовление двухслойной платы обойдется в $2, четырехслойной в $5, заказывать будем на сайте https://jlcpcb.com.

Для заказа платы в компании JLCPCB придется подготовить все необходимые файлы, которые формируются на основе нарисованной платы в программе SprintLayout. Через меню этой программы необходимо сформировать гербер-файлы и упаковать их в архив. Я использовал архив ZIP.

Теперь непосредственно сам заказ. Переходим на сайт jlcpcb.com и переходим на страничку заказа платы, затем загружаем наш архив с гербер-файлами и ждем, что покажет сайт после проверки.

Когда система распакует и проверит файлы, на экране отобразится внешний вид платы с обеих сторон. Если вдруг будут замечены ошибки, появится соответствующее сообщение. В нашем случае ошибок нет и можно продолжать дальнейшее оформление.

При заказе печатной платы на jlcpcb.com, можно указать множество параметров платы, необходимых в вашем конкретном случае. Но при этом, изменение некоторых параметров может существенно повлиять на стоимость изготовления. Я обычно ничего не меняю и оставляю все по умолчанию. Далее нужно будет просто добавить заказ в корзину, указать адрес доставки и оплатить. Плата пойдет в работу только после оплаты. Изготовление платы займет от 1 до 3 дней, после чего ее сразу отправят выбранной почтовой службой на указанный при оформлении адрес.

Плата приходит в коробке с надписью JLCPCB, по умолчанию приходит 5 плат, герметично упакованных в пакет. Качество изготовления на высоте, текст хорошо пропечатан, отверстия необходимого размера и металлизированы, контактные площадки луженые.

Осталось только собрать эту плату. Все радиокомпоненты, необходимые для установки на плату, прописаны на печатной плате и на схеме электрической, размещенной ранее. Разводку платы с гербер-файлами, можно скачать по ссылке ТЫЦ.

После сборки вот что у меня получилось.

Плата работает, как и положено, регулирует выходное напряжение и хорошо его держит при значительных нагрузках. Процесс тестирования платы можно посмотреть в видео ниже.

Набор для сборки линейного регулируемого блока питания 35 Вольт 5 Ампер. Обзор комплекта для сборки блока питания, схема, тест

Честно говоря заказал я данный набор скорее по остаточному принципу, добить посылку, но в итоге оказалось что он может быть весьма полезен, особенно для начинающих радиолюбителей. Некоторое время назад я делал обзор простого регулируемого блока питания и как выяснилось, он оказался полезным, а теперь представьте что это примерно такой же БП но:
На большее напряжение
На больший ток
С переключением обмоток трансформатора
С управлением вентилятором

Интересно? Тогда думаю не прогадаете.

Начну я сегодняшний обзор с того, что расскажу сначала о продавце, а точнее о том, что случайно выяснилось что это уже четвертый обзор его товаров, предыдущие думаю также запомнились и в них были описаны:
1. LCR-метр
2. Простой осциллограф
3. Электронная нагрузка

Собственно потому могу посоветовать заказывать у этого продавца сразу несколько товаров, особенно выгодна комбинация нагрузка + БП.

Приходит от посредника это все в одном пакете, судя по информации от него же весит комплект 175 грамм, для покупок с Тао вес имеет значение.

В итоге вы должны получить печатную плату и большой пакет с деталями, коробок в комплект не входит и приведен для понимания размера 🙂

Как и в случае с электронной нагрузкой схема в комплект не входит, вся необходимая для сборки информация нанесена на плату в виде шелкографии. Здесь указаны номиналы каждого компонента, потому проблем со сборкой быть не должно.

Монтаж полностью односторонний, SMD компоненты отсутствуют, что на мой взгляд может быть важно для начинающего радиолюбителя.

Качество шелкографии очень хорошее, печать четкая, все отлично видно.

А вот трассировка не очень оптимальна, на торец платы вынесены места под силовые транзисторы и там же расположен разъем подключения трансформатора, потому что-то одно придется подключать проводами в плату, впрочем к этому я еще вернусь.

Существует четыре варианта комплектации лота:
1. Полный комплект, детали плюс плата, мой вариант, цена около $8.64
2. Все то же самое, но без пары выходных транзисторов, цена около $7.76
3. Все компоненты, но без печатной платы, цена около $6.73
4. Плата без компонентов, цена около $1.9 доллара.

Так как компонентов довольно много, то я бы рекомендовал первый вариант, но так как компоненты не все хорошего качества (например конденсаторы), то возможно подойдет и вариант 4, варианты 2 и 3 как по мне смысла особо не имеют.

А вот здесь проявился минус ТаоБао, у меня в комплекте забыли положить ручки переменных резисторов, стоят копейки, но жалко 🙁

На странице товара приведена схема блока питания, что также может помочь в сборке, мне все таки пару раз пришлось к ней обращаться, но о нюансах я напишу в разделе сборки. Качество схемы не очень высокое, продавец предлагает ее “в HD”, но как скачать, а не понял.

В общем-то схема ничего принципиально нового не содержит, на одном ОУ собран сам БП, на втором переключатель обмоток, внизу виде узел управления питанием вентилятора. Немного смущает “кривое” питание ОУ и обмотка со средней точкой для питание внутренней электроники, которая в данном случае вообще смысла не имеет.
Также несколько непривычно включение переменных резисторов, двумя проводами, при чем увеличение напряжения/тока соответствует увеличению сопротивления резистора.

Основные узлы блока питания.
1. Зеленый – собственно регулируемый стабилизатор напряжения и тока, слаботочная часть плюс цепь питания
2. Красный – силовая часть регулятора, выпрямители и реле
3. Синий – Схема управления реле переключения обмоток
4. Фиолетовый – управление вентилятором.

Не буду ходить вокруг и перейду к сборке, но так как описание процесса нужно скорее в качестве дополнения, то спрячу эту часть под спойлер.

В комплекте идет 10 номиналов мелких резисторов. При монтаже проще было быстро измерить тестером, чем искать по маркировке.

Вот здесь вылезла мелкая проблемка, у двух резисторов маркировка на плате попала под лужение и пришлось искать их по схеме. В данном случае это пара резисторов 100 Ом, собственно с них я и начинал монтаж. Кроме того рекомендую немного приподнять их над платой, так как китайской краске на резисторах доверия у меня нет.

Вид платы с запаянными резисторами. Больше проблем у меня на этом этапе не возникло.

Также дали диоды и стабилитроны, с диодами и стабилитронами проблем не возникло, маркировка есть на них самих, при этом 1N5408 и 4007 внешне спутать крайне тяжело, а по стабилитронам есть даташит с вариантами маркировки.
Сложности возникли только с компонентом в мелком стеклянном корпусе, я сначала решил что это 4148 со стертой маркировкой, но это термистор и к диодам он отношения не имеет, будьте внимательны.

Маркировка есть, но местами найти место довольно сложно, диоды и стабилитроны стоят на плате вертикально.

У стабилитронов совсем мелкая маркировка на плате, ниже на фото показано как устанавливать компонент.
Все компоненты я обычно устанавливаю единообразно, часто катодом (полоска на корпусе), но в случае с диодом 5408 пришлось поступить наоборот, решил что так он меньше будет мешать подключениям к плате. Диод в работе не греется, потому конденсаторам также мешать не будет, он стоит параллельно выходу для защиты.

1. Дальше паяем конденсаторы, благо их на плате мало, а маркировка указана в том же формате что и на самих конденсаторах.
2. Слева на фото регулируемый стабилитрон TL431 и три транзистора SS8050, устанавливать их лучше после конденсаторов, перед монтажом габаритных компонентов.
3. С подстроечными резисторами также проблем не возникло, единственно маркировка на плате указана как 501 (500 Ом) у одного и 10к и 100к у остальных, на фото это резисторы с обозначением 103 и 104 соответственно.
4. Также есть шесть мощных резисторов, здесь можно ошибиться, у средних на плате написано 7.5 кОм, а резисторы дали 2.2 кОм, у продавца это написано, но кто там читает 🙂 Резисторы 2.2 кОм (средние) стоят параллельно входу питания и выходу БП.
Резисторы в работе могут нагреваться, потому чтобы они не грели плату я их немного поднял отформовав выводы.

В установленном виде.

В качестве источника опорного напряжения используется TL431, но расположен он совсем не оптимально, как раз между мощными резисторами, которые хоть и не сильно, но греются в работе, особенно правый.

Разъемы, клемники и панельки. Здесь меня немного запутало то, что разъемов дали как-то слишком много, а кроме того не совсем понятно как его планировал ставить производитель.
Кстати, клемники довольно хорошего качества, с “лифтовым” механизмом. На заявленном для БП токе проблем быть не должно.

В итоге у меня осталось два трехконтактных разъема, которые я не нашел куда пристроить, возможно производитель планировал сделать некий переходник для питания вентиляторов или еще что-то.
Двухконтактные разъемы можно установить в почти произвольном порядке, но я рекомендую это делать так, как показано на фото,.
Мелкие разъемы ставим для подключения светодиода, термистора и переменных резисторов, более крупные для вентилятора и ампервольтметра. Трехконтактный на плате один, потому здесь вариантов мало.

С разъемом подключения вентилятора возникла небольшая заминка. Если ставить как показано на фото, то цвета родного кабеля не будут соответствовать полярности, но будут соответствовать расположению контактов на разъеме стандартного вентилятора, ну а чтобы не путаться, разъем питания ампервольтметра был установлен также как разъем вентилятора.

Вот уже пошли и габаритные детали. В пакете нашлись конденсаторы:
2200 мкФ 50 Вольт, 3шт
2200 мкФ 25 Вольт, 2шт (на плате указан как 1000мкФ 25 Вольт)
680 мкФ 35 Вольт, 1шт (на плате указан как 470 мкФ 35 Вольт)
470 мкФ 25 Вольт, 1шт (на фото не попал, закатился).
220 мкФ 16 Вольт, 3шт
100 мкФ 50 Вольт, 1шт
4.7 мкФ 50 Вольт, 1шт.

Конденсаторы все “китайские”, если хочется “как лучше”, то можно заменить на фирменные.

Реле самые обычные, безымянные, по заявленному току подходят с запасом.

Свободного места на плате явно стало гораздо меньше, фактически она почти собрана.

Из того, что устанавливается еще на плату остались только мощные транзисторы и стабилизаторы. В комплекте к ним идут (неожиданно) изолирующие прокладки.
Прокладки ставить можно даже не пытаться, крайне неудобно, они больше чем место внутри радиатора, в итоге я их заменил на слюду, у кого ее нет, могут просто подрезать родные прокладки. Также можно сразу выкинуть родные винты, они имеют потайную шляпку и просто расколят изолирующие втулки, заменил их на винты от материнской платы с большой головкой.
У одного радиатора отверстие было чуть чуть смещено, из-за чего корпус микросхемы почти касался радиатора, но прозвонка показала что все в порядке. Думаю изоляторы нужны потому, что под радиаторами на плате есть дорожки и радиатор может процарапать маску над ними. Как вариант, можно не изолировать сам компонент, а обеспечить изоляцию под радиатором.

На этом же этапе сборки установил и операционные усилители, метки для установки есть на плате.

Собственно плата полностью собрана. по итогам сборки предварительно могу сказать, что особых каких-то проблем не возникло, но сама плата выглядит немного… неэстетично, нет в ней красоты.

Кроме того разъемы хорошо было бы вынести на край платы, а не размещать в середине. Ну и небольшой минус, выяснилось что выход БП подключается пайкой, а не клемником.

После пайки флюс лучше смыть, но не столько из-за влияния на электронику, сколько из-за внешнего вида. по желанию потом можно покрыть лаком Пластик-70

Паяется плата на отлично, я использовал припой с флюсом и самый обычный паяльник с контролем температуры.

А это судя по всему фото прототипа, найденное на странице товара, вид попроще, но вот радиаторы заметно больше.

И так, у меня остались провода, выходные транзисторы, диодный мост и прочая мелочь.

А вот теперь подключение и регулировки платы.
1. 0-15-25-35 Вольт – подключение силового трансформатора. Напряжения считаются относительно точки 0.
2. Диодный мост и транзисторы, думаю понятно и так
3. Рег реле 25 и 35 Вольт, регулировка напряжения при котором подключаются дополнительные соответствующие обмотки.
4. Рег температуры и термистор, соответственно регулировка включения вентилятора и разъем подключения термистора, полярность термистора значения не имеет.
5. 12-15 Вольт, вход дополнительного питания переменного тока 12-15 Вольт, можно использовать одну обмотку.
6. Пит Амперметра – подключение питания амперметра для измерения выходного тока, стабилизированные 12 Вольт
7. Вентилятор – разъем подключения вентилятора.
8. Корр тока – установка диапазона регулировки выходного тока
9. Уст тока – Регулировка выходного тока. (резистор 10к)
10. LED CC, светодиод индикации режима ограничения тока
11. Корр напряжения – установка диапазона регулировки выходного напряжения.
12. Уст напряжения – Регулировка выходного напряжения (резистор 10к)
13. Выход – Выходные площадки для подключения нагрузки к БП.
14. Амперметр – подключение амперметра, если не используется, то закоротить перемычкой.

Теперь о регулировках.
Напряжение переключения обмоток.
1. Крутим резисторы влево до крайнего положения или около того, как вариант до выключения обоих реле.
2. Выставляем на выходе напряжение около 9-10 Вольт и крутим резистор 25 Вольт вправо пока не включится первое реле.
3. Выставляем на выходе напряжение около 20-22 Вольт и крутим вправо резистор 35 Вольт пока не включится второе реле.
4. Всё.

Диапазон регулировки выходного напряжения/тока.
1. Крутим вправо до упора резистор регулировки напряжения.
2. Вращением соответствующего подстроечного резистора добиваемся на выходе требуемого нам напряжения, например 35 Вольт
3. Повторяем то же самое с регулировкой тока, в качестве нагрузки можно использовать мультиметр.

Для увеличения тока вращать подстроечный резистор влево, напряжения – вправо.

Включение вентилятора.
1. Под нагрузкой разогреваем радиатор до той температуры когда он начинает обжигать руку, это около 50-55 градусов
2. Вращаем влево резистор пока не включится вентилятор. Температуру можно поднять до 60-70 градусов, но уже с измерением при помощи термометра.
Кстати вентилятором управляет довольно мощный транзистор, который установлен скорее из-за большого корпуса, вентилятор имеет примитивную схему управления и у него нет четкого включения/выключения, переход плавный и он может работать на малой скорости, но диапазон температур от выкл до полной мощности довольно узкий.

Если у вас трансформатор только с двумя обмотками, например от БП усилителя где к примеру пара обмоток по 18 Вольт со средней точкой, то можно использовать и его, хотя нагрев конечно будет больше. В этом случае вместо второго реле ставится перемычка.

У переменных резисторов соединяются два левых вывода, а сам резистор подключается двумя проводами.
Термистор также имеет двухпроводное подключение, после припаивания изолируем термоусадкой.
Вход подключения дополнительного питания рассчитан на обмотку с отводом от середины, как по мне, то крайне неудобно, можно соединить крайние выводы разъема и питать от одной обмотки 12-15 Вольт, работать будет так же.

Провод подключения вентилятора и ампервольтметра я не использовал, остальные перед пайкой свил чтобы было аккуратнее и меньше наводилось помех. Черная термоусадка была в комплекте.

Здесь я сделаю небольшое отступление, на плате есть место под установку диодного моста, но при токе в 5 Ампер он быстро поджарится и я решил вынести его за пределы платы, потому на этом фото не только транзисторы, а и диодный мост.
Транзисторы TIP3055, 15 Ампер 60 Вольт 90 Ватт, при этом в БП каждый транзистор работает при токе 2.5 Ампера, напряжении до 50 Вольт и рассеивает мощность до 35-40 Ватт, потому небольшой запас еще есть.

Для тестов я использовал относительно небольшой радиатор, в реальной эксплуатации можно вполне применить компьютерный кулер от более-менее мощного процессора. Из-за того что есть переключение обмоток, то даже в самом худшем режиме (КЗ) на нем будет рассеиваться около 75-80 Ватт что вполне сопоставимо с процессором.
Транзисторы от радиатора изолированы, если этого не сделать, то тепловое сопротивление будет меньше, но на радиаторе будет плюс силового питания.

Можно сказать что к тестам готовы 🙂

В ходе тестов был применен вентилятор с трехконтактным разъемом, в этом случае он подключается контактами с красным и черным проводом так, как показано на фото.

Производитель на странице товара выложил вариант применения с не очень распространенным, но интересным ампервольтметром, но вот что-то он мне на момент написания обзора не попался, там вроде ток был до 5 Ампер и цена доступная.

Зато у другого продавца видел не менее интересный приборчик, давно хочу купить поиграться, тем более что он имеет диапазон измерения тока до 10 Ампер, напряжения до 95 Вольт и может подключаться к компьютеру для мониторинга. Но стоит 13 баксов – ссылка .

Ладно, что то я увлекся. Подключаю к плате проверенный комплект из двух трансформаторов + небольшой для вспомогательного питания. Трансформаторы дают в сумме три напряжения кратные 12 Вольт. Кстати, производитель платы рекомендует не комбинацию 12+12+12, а 15+10+10, как я примерно писал в обзоре платы для мощного регулируемого БП, такая комбинация напряжений более оптимальна.

А теперь проверим на что способна данная платка.
1. Минимально можно выставить -0.1 Вольта. Да, именно отрицательное, я с таким встречают не впервые.
2. Максимум 21 Вольт в минимально положении подстроечного резистора диапазона.
3. Дальше я попытался отрегулировать максимальное напряжение подстроечным резистором и получил всего 26 Вольт, маловато.
4. Сначала думал припаивать какие нибудь резисторы для проверки, но помня что резистор регулировки при увеличении сопротивления увеличивает значение напряжения или тока, то просто выдернул разъем и без проблем получил полное выходное.
5. По току минимум 0, при этом светодиод индикации СС светит, нагрузкой является выходной резистор БП.
6. Здесь проблем с калибровкой не было, выставил 5 Ампер.

Потом решил покрутить подстроечный резистор дальше и также без проблем получил и 6 Ампер.

Но мне не нравилась ситуация с ограничением по выходному напряжению и ее как-то надо было решать. Подозрение пало на вспомогательное питание, измерил напряжение на выходе трансформатора и выяснил что там всего 11 Вольт, взял другой трансформатор, с выходным около 24 Вольта, с ним легко выставил на выходе даже 42 Вольта.
Дело в том, что вспомогательное напряжение стабилизируется при помощи стабилизатора 12 Вольт, а ей на выходе надо хотя бы 15, кроме того на плате есть питание со стабилитроном на 15 Вольт. Но при входном 11 Вольт получить напряжение более 15-16 Вольт сложно и в итоге была просадка.

После этого захотелось проверить максимальную выходную мощность, которую можно получить в таком варианте, но примерно через 20 секунд теста раздался громкий хлопок и я получил такое чудо….
Да, когда я заменил трансформатор, то как-то совсем забыл об этих конденсаторах и потому получил вполне закономерный результат, на них было около 32 Вольт.

Но “шоу должно продолжаться” и пострадавшие были заменены на более фирменные Samwha 1000мкФ 35 Вольт.

В итоге я получил на выходе более 200 Ватт, при токе нагрузки 5 Ампер и напряжении 41 Вольт. По моему совсем неплохо.

Далее тест проверки стабильности поддержания выходного напряжения в зависимости от тока нагрузки. Здесь также довольно неплохо, хотя напряжение все таки немного плыло, но возможно это было из-за контакта между нагрузкой и платой так как нагрузка была подключена к щупам мультиметра, а те в свою очередь были просто вставлены в отверстия платы.
Тест с током 1, 2, 3.5 и 5 Ампер.

В процессе работы плата заметно греется. Наиболее всего греются мощные резисторы.
1. При низких напряжениях греются резисторы вспомогательного питания, которые включены совместно со стабилитронами 6.2 и 15 Вольт, особенно греется ближний к краю платы, через который питается стабилитрон 6.2 Вольта.
2. Если на выходе выставить напряжение более 20-30 Вольт, то начинают сильно греться резисторы 2.2 кОм, расположенные в правом верхнем углу. Нагрев одного зависит от выходного напряжения, а нагрев второго от входного которое максимально когда выходное более 20-22 Вольт. Думаю что лучше их заменить на что нибудь около 3.3-4.7 кОм.

Температура резисторов в обоих случаях порядка 100-110 градусов.

И последний тест, оценка размаха пульсаций на выходе. К сожалению они есть, с частотой 100 Гц. В обоих случаях нагрузка была около 4 Ампер (автомобильная лампа), но в первом стоят только родные входные конденсаторы, во втором я параллельно им подключил еще один, емкостью 10000мкФ, правда на проводах длиной около 10см.
В первом случае размах 50 мВ, во втором 25 мВ.

На мой взгляд пульсации на выходе являются следствием не столько недостатка входной емкости, здесь я считаю как раз все в порядке, сколько несколько странной схемой обратной связи (отмечена красным).
Кроме того мне не нравится что по выходу стоит конденсатор емкостью целых 100 мкФ (помечено зеленым), думаю что лучше его уменьшить до 10-22 мкФ. На пульсации он по сути не влияет, но влияет на бросок тока при переходе с режима CV к режиму СС.

Видеоверсия обзора

И конечно некоторые выводы основанные на результатах процесса сборки и тестов.
Для начала о самом конструкторе.
Нареканий не очень много, но они есть. Забыли положить ручки к резисторам, неудобные изолирующие прокладки, диодный мост надо выносить на радиатор, конденсаторы посредственного качества.
Но есть и достоинства, все собирается без особых сложностей, мало того, оно потом еще и работает обеспечивая даже больше заявленных 35 Вольт 5 Ампер, я смог получить напряжение до 42 Вольт, а ток до 6 Ампер и не думаю что это предел.

По результатам тестов можно реально придраться только к повышенному уровню пульсаций, но думаю что есть шанс это доработать.

В общем и целом набор немного сыроват, но на мой взгляд интереснее чем известная плата 30 Вольт 3 Ампера, обзор которой я как-то делал. Ключевые отличия:
1. Напряжение до 35 Вольт, реально можно поднять и больше.
2. Ток до 5 Ампер, но также можно увеличить.
3. Емкость входного конденсатора 6600 мкФ против 3300 у 3 Ампера варианта
4. В 3 Ампера БП был один силовой транзистор, здесь два.
5. Есть переключение обмоток трансформатора, три ступени.
6. Добавлено управление вентилятором в зависимости от температуры.
7. Шунт измерения тока стоит в положительном полюсе, а не земляном.

Существенный недостаток только один, у обозреваемого варианта выше уровень пульсаций, скорее всего обусловленный схемными недоработками.

Товар на Алиэкспресс – ссылка

cxema.org – Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. 

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока – неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения. 

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться. 

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.  Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток. 

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему. 

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта – эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения. 

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне. 

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. 

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. 

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься. 

Небольшое видео

Печатные платы 

 

Лабораторный блок питания 0 30в 10а схема. Радио для всех

Принципиальная схема блока питания:

Мощность трансформатора должна быть не менее 150 Ватт, напряжение вторичной обмотки – 21…22 Вольта, тогда после диодного моста на емкости С1 вы получите порядка 30 Вольт. Рассчитывайте так, чтобы вторичная обмотка могла обеспечивать ток 5 Ампер.

После понижающего трансформатора стоит диодный мост, собранный на четырех 10-ти амперных диодах Д231. Запас по току конечно хороший, но конструкция получается довольно громоздкая. Наилучшим вариантом будет использование импортной диодной сборки типа , при небольших габаритах она рассчитана на ток 6 Ампер.

Электролитические конденсаторы рассчитаны на рабочее напряжение 50 Вольт. С1 и С3 можно ставить от 2000 до 6800 мкФ.

Д1 — он задает верхний предел регулировки выходного напряжения. На схеме мы видим надпись Д814Д х 2 , это значит, что Д1 состоит из двух последовательно соединенных стабилитронов Д814Д . Напряжение стабилизации одного такого стабилитрона составляет 13 Вольт, значит два последовательно соединенных дадут нам верхний предел регулировки напряжения 26 вольт минус падение напряжения на переходе транзистора Т1. В результате вы получите плавную регулировку от нуля до 25 вольт.
В качестве регулирующего транзистора в схеме применен КТ819, они выпускаются в пластиковых и металлических корпусах. Расположение выводов, размеры корпусов и параметры этого транзистора смотрите на следующих двух изображениях.

Простейший блок питания 0-30 Вольт для радиолюбителя. Схема.

В этой статье мы продолжаем тему схемотехники блоков питания для радиолюбительских лабораторий. На сей раз речь пойдет о самом простом устройстве, собранном из радиодеталей отечественного производства, и с минимальным их количеством.

И так, принципиальная схема блока питания:

Как видите, все просто и доступно, элементная база имеет широкое распространение и не содержит дефицитов.

Начнем с трансформатора. Мощность его должна быть не менее 150 Ватт, напряжение вторичной обмотки – 21…22 Вольта, тогда после диодного моста на емкости С1 вы получите порядка 30 Вольт. Рассчитывайте так, чтобы вторичная обмотка могла обеспечивать ток 5 Ампер.

После понижающего трансформатора стоит диодный мост, собранный на четырех 10-ти амперных диодах Д231. Запас по току конечно хороший, но конструкция получается довольно громоздкая. Наилучшим вариантом будет использование импортной диодной сборки типа RS602, при небольших габаритах она рассчитана на ток 6 Ампер.

Электролитические конденсаторы рассчитаны на рабочее напряжение 50 Вольт. С1 и С3 можно ставить от 2000 до 6800 мкФ.

Стабилитрон Д1 – он задает верхний предел регулировки выходного напряжения. На схеме мы видим надпись Д814Д х 2 , это значит, что Д1 состоит из двух последовательно соединенных стабилитронов Д814Д. Напряжение стабилизации одного такого стабилитрона составляет 13 Вольт, значит два последовательно соединенных дадут нам верхний предел регулировки напряжения 26 вольт минус падение напряжения на переходе транзистора Т1. В результате вы получите плавную регулировку от нуля до 25 вольт.
В качестве регулирующего транзистора в схеме применен КТ819, они выпускаются в пластиковых и металлических корпусах. Расположение выводов, размеры корпусов и параметры этого транзистора смотрите на следующих двух изображениях.

Сколько всяких интересных радиоустройств собирают радиолюбители, но основа, без которой не будет работать практически ни одна схема – блок питания. От чего только не пытаются запитывать начинающие мастера свои устройства – батарейки, китайские адаптеры, зарядки от мобильных телефонов… И часто до сборки приличного блока питания просто не доходят руки. Конечно промышленность выпускает достаточно качественных и мощных стабилизаторов напряжения и тока, однако не везде они продаются и не у всех есть возможность их купить. Проще спаять своими руками.

Предлагаемая схема простого (всего 3 транзистора) блока питания выгодно отличается от аналогичных точностью поддержания выходного напряжения – тут применена компенсационная стабилизация, надёжностью запуска, широким диапазоном регулировки и дешёвыми недефицитными деталями.

После правильной сборки работает сразу, только подбираем стабилитрон согласно требуемому значению максимального выходного напряжения БП.

Корпус делаем из того, что под рукой. Классический вариант – металлическая коробочка от компьютерного БП ATX. Уверен, каждый имеет их немало, так как иногда они сгорают, а купить новый проще, чем чинить.

В корпус прекрасно влазит трансформатор на 100 ватт, и плате с деталями найдётся место.

Кулер можно оставить – лишним не будет. А чтоб не шумел, просто питаем его через токоограничительный резистор, который подберёте экспериментально.

Для передней панели не поскупился и купил пластиковую коробочку – в ней очень удобно делать отверстия и прямоугольные окна для индикаторов и регуляторов.

Амперметр берём стрелочный – чтоб хорошо были видны броски тока, а вольтметр поставил цировой – так удобнее и красивее!

После сборки регулируемого блока питания проверяем его в работе – он должен давать почти полный ноль при нижнем (минимальном) положении регулятора и до 30В – при верхнем. Подключив нагрузку пол ампера – смотрим на просадку выходного напряжения. Она должна быть тоже минимальной.

В общем, при всей своей кажущейся простоте, данный блок питания наверное один из лучших по своим параметрам. При необходимости можно добавить в него узел защиты – пару лишних транзисторов.

Для домашней лаборатории радиолюбителя. Основа схемы блока питания является операционный усилитель TLC2272. Схема позволяет плавно изменять выходное напряжение в диапазоне от 0 до 30 вольт, а также контролировать ограничение по току нагрузки.

Блок питания 30 вольт — описание

Выходное напряжение с трансформатора подается на диодный мост. Выпрямленное напряжение в 38 вольт сглаживается конденсатором С1 и поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из транзистора VT1, диода VD5, конденсатора С2 и резисторов R1, R2. Посредством этого стабилизатора происходит питание операционного стабилизатора DA1. Диод VD5 () является регулируемым стабилизатором напряжения.

На операционном усилителе DA1.1 собран регулирующий узел блока питания, а на элементе DA1.2 блок защиты короткого замыкания и ограничения по току нагрузки. Светодиод HL1 является индикатором короткого замыкания. Наладка источника питания.

Вначале настраивают напряжение питания операционного усилителя DA1 (для этого перед включением прибора, операционный усилитель необходимо извлечь из панельки). Настройка заключается в подборе сопротивления резистора R2, при котором напряжение на эмиттере транзистора VT1 будет в районе 6,5 вольт. После этого DA1 можно установить обратно на плату.

Материал: АБС + металл + акриловые линзы. Светодиодная подсветка…

Далее переменный резистор R15 переводят в нижнее по схеме положение (т.е. 0 Вольт). Путем подбора сопротивления резистора R6 устанавливают опорное напряжение равное 2,5 вольт на верхнем по схеме выводе переменного резистора R15. Затем переменный резистор R15 переводят в верхнее по схеме положение и устанавливают максимальное напряжение (т.е. 30 вольт) подстроечным резистором R10.

Детали. Подстроечные резисторы – СП5. Трансформатор Тр1 любой, мощностью не менее 100 ватт. Транзистор VT1 – любой кремневый средней мощностью с Uk не менее 50 В.

Внимание! Так как элементы схемы находятся под напряжением электросети, то следует соблюдать меры электробезопасности при наладке прибора.

Всех приветствую. Эта статья является дополнением к видео. Рассмотрим мы мощный лабораторный блок питания, который пока не полностью завершен, но функционирует очень хорошо.

Лабораторный источник одноканальный, полностью линейный, с цифровой индикацией, защитой по току, хотя тут имеется еще и ограничение выходного тока.

Блок питания может обеспечить выходное напряжение от нуля до 20 вольт и ток от нуля до 7,5-8 Ампер, но можно и больше, хоть 15, хоть 20 А, а напряжение может быть до 30 Вольт, мой же вариант имеет ограничение в связи с трансформатором.

На счет стабильности и пульсаций – очень стабильный, на видео видно, что напряжение при токе в 7Ампер не проседает даже на 0,1В, а пульсации при токах 6-7Ампер около 3-5мВ! по классу он может тягаться с промышленными профессиональными источниками питания за пару-тройку сотен долларов.

При токе в 5-6 Ампер пульсации всего 50-60 милливольт, у бюджетных китайских блоков питания промышленного образца – такие же пульсации, но при токах всего в 1-1,5 ампера, то есть наш блок гораздо стабильней и по классу может тягаться с образцами за пару тройку сотен долларов

Не смотря на то, что бок линейный, у него высокий кпд, в нем предусмотрена система автоматического переключения обмоток, что позволит снизить потери мощности на транзисторах при малых выходных напряжениях и большом токе.

Эта система построена на базе двух реле и простой схемы управления, но позже плату убрал, поскольку реле не смотря на заявленный ток более 10 Ампер не справлялись, пришлось купить мощные реле на 30 Ампер, но плату для них пока не сделал, но и без системы переключения блок работает отлично.

Кстати, с системой переключения блок не будет нуждаться в активном охлаждении, хватит и громадного радиатора сзади.

Корпус от промышленного сетевого стабилизатора, стабилизатор куплен новый, с магазин, только ради корпуса.

Оставил только вольтметр, сетевой тумблер, предохранитель и встроенную розетку.

Под вольтметром два светодиода, один показывает то, что на плату стабилизатора поступает питание, второй, красный, показывает, что блок работает в режиме стабилизации тока.

Индикация цифровая, разработана моим хорошим другом. Это именной индикатор, о чем свидетельствует приветствие, прошивку с платой найдете в конце статьи, а ниже схема индикатора

А по сути это вольт/ампер ваттметр, под дисплеем три кнопки, которые позволят выставить ток защиты и сохранить значение, максимальный ток 10 Ампер, Защита релейная, реле опять же слабенькое, и при больших токах наблюдается довольно сильное нагревание контактов.

Снизу клеммы питания, и предохранитель по выходу, тут к стати реализована защита от дурака, если использовать БП в качестве зарядного устройства и случайно перепутать полярность подключения, диод откроется спалив предохранитель.

Теперь о схеме. Это очень популярная вариация на базе трех ОУ, также китайцы штампуют массово, в этом источнике применена именно китайская плата, но с большими изменениями.

Вот схема, которая у меня получилась, красным выделено то, что было изменено.

Начнем с диодного моста. Мост двухполупериодный, выполнен на 4-х мощных сдвоенных диодах шоттки типа SBL4030, на 40 вольт 30 ампер, диоды в корпусе TO-247.

В одном корпусе два диода, я их запараллелил, в итоге получил мост, на котором очень малое падение напряжение, следовательно и потерь, при максимальных токах “тот мост еле теплый, но не смотря на это диоды установлены на алюминиевый теплоотвод, в лице массивной пластины. Диоды изолированы от радиатора слюдяной прокладкой.

Была создана отдельная плата для этого узла.

Далее силовая часть. Родная схема всего на 3 Ампера, переделанная спокойно может отдать 8 Ампер с таким раскладом. Ключей уже два Это мощные составные транзисторы 2SD2083 с током коллектор 25 Ампер. уместно замена на КТ827, они покруче.
Ключи, по сути запараллеляны, в эмиттерной цепи стоят выравнивающие резисторы на 0,05 Ом 10 ватт, а точнее для каждого транзистора использовано 2 резистора по 5 ватт 0,1Ом параллельно.

Оба ключа установлены на массивный радиатор, их подложки изолированы от радиатора, этого можно не сделать, поскольку коллекторы общие, но радиатор прикручен к корпусу, а любое короткое замыкание может иметь плачевные последствия.

Сглаживающие конденсаторы после выпрямителя имеют суммарную емкость около 13.000 мкФ, подключены параллельно.
Токовый шунт и указанные конденсаторы расположены на одной печатной плате.

Поверх (на схеме) переменного резистора, отвечающего за регулировку напряжения, был добавлен постоянный резистор. Дело в том, что при подачи питания (скажем 20Вольт) от трансформатора, мы получаем некоторое падение на диодном выпрямителе, но затем конденсаторы заряжаются до амплитудного значения (около 28 Вольт), то есть на выходе блока питания максимальное напряжение будет больше, чем напряжение отдаваемое трансформатором. Поэтому при подключении нагрузки на выход блока будет большая просадка, это неприятно. Задача ранее указанного резистора ограничить напряжение до 20 Вольт, то есть если даже крутить переменник на максимум, более 20Вольт выставить на выходе невозможно.

Трансформатор – переделанный ТС-180, обеспечивает переменное напряжение около 22-х вольт и ток не менее 8 А, имеются отводы на 9 и 15 вольт для схемы переключения. К сожалению, под рукой не было нормального обмоточного провода, поэтому новые обмотки были намотаны монтажным, многожильмым медным проводом 2,5кв.мм. Такой провод имеет толстую изоляцию, поэтому мотать обмотку на напряжение более 20-22В было невозможно (это с учетом того, что оставил родные обмотки накала на 6,8В, а новую подключил параллельно с ними).

Импульсный блок питания: схемы, принцип работы, особенности

Мы имеем множество различных устройств, подключая которые к сети мы даже не задумываемся о том, какое питание им необходимо. Значительная часть бытовой техники имеет импульсный блок питания. Даже светодиодные или люминесцентные цокольные лампы имеют встроенный источник импульсного питания (ИИП).

Содержание статьи

Что делает импульсный блок питания (ИБП)

В сети напряжение имеет синусоидальную форму. Для некоторых устройств это то что нужно, другим надо постоянное или импульсное напряжение. Вот этим и занимаются источники питания — преобразуют синусоидальную форму в нужную и, чаще всего, это постоянное напряжение. Независимо от формы выходного напряжения блок питания называют импульсным, потому что одна из стадий преобразования — формирование импульсов, которые затем выпрямляются.

Примеры импульсных блоков питания:

• Зарядное устройство для телефона или смартфона;
• Внешний блок питания ноутбука;
• Блок питания компьютера;
• Блок питания для светодиодной ленты.

Импульсный блок питания Robiton EN5000S. Предназначен для питания от источника переменного тока 100-240В приборов с напряжением 6,0 / 7,5 / 9,0 / 12,0 / 13,5 / 15 / 16В и максимальным входным током 5000 мА

Есть импульсные источники питания выдающие постоянное напряжение одного номинала. Наиболее распространенные на — 5 В, 12 В или  24 В. Есть устройства, выдающие сразу несколько уровней. Такие, например, стоят в компьютерах. На выходе они формируют сразу 5 В и 12 В. Есть — регулируемые ИИП, при помощи переключателей в них можно задавать выходные параметры (в определенных рамках). Импульсный блок питания может быть в виде отдельного устройства или являться частью какого-то более сложного прибора.

Путь преобразования синусоиды в постоянное напряжение при помощи источника импульсного питания

Если говорить об отдельных ИБП, то самыми распространенными, пожалуй, являются зарядные устройства для телефонов, ноутбуков. Они имеют компактные размеры, так как требуется небольшая мощность. Встроенный импульсный блок питания есть в телевизорах, компьютерах и другой сложной электронике, в некоторых бытовых приборах. Блоки питания бывают линейные (трансформаторные) или импульсные (инверторные).

Инвертор — устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.

Оба типа блоков питания преобразуют синусоиду в постоянный ток, но вот путь преобразования разный, да и результаты несколько отличаются. Импульсный блок питания отличается высокой стабильностью работы. Тем не менее трансформаторные источники еще в ходу. Почему? Стоит разобраться.

Чем отличается от трансформаторного блока питания

И трансформаторный (линейный) и импульсный (инверторный) БП выдают на выходе постоянное напряжение. Причем вторые имеют меньшие габариты, более стабильны в работе, часто ниже по цене, да еще и напряжение дают более «качественное» и независящее от параметров исходной синусоиды (а она далеко не идеальная в наших сетях). Так почему же используют и трансформаторные блоки, и импульсные? Чтобы понять, надо знать в чем отличие трансформаторного блока питания от импульсного. А для этого придется разбираться в устройстве и принципах работы. На основании этого можно уяснить основные свойства.

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность. Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц. Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Схемы импульсных блоков питания

Чтобы понимать, как работает импульсный блок питания, надо разобраться в том, что происходит в каждой его части. Сделать это проще по схемам. Мы приведем только некоторые, так как вариантов и вариаций — море. Схема импульсного блока питания содержит пять обязательных блоков плюс обратная связь. Вот о каждом элементе и поговорим отдельно, Попутно приведем полные схемы ИБП с использованием различной элементной базы.

Вариант импульсного источника питания с выходным напряжением 5 В и 12 В и разной полярности

Входной фильтр

Как мы уже говорили, входной фильтр стоит для того, чтобы в сеть не попали высокочастотные помехи, генерируемые источником питания. В самом простейшем варианте это устройство представляет собой дроссель, который подавляет электромагнитные помехи и два конденсатора, включенных параллельно входу и нагрузке.

Схема простейшего входного фильтра

Конденсаторы используются специальные — X-типа. Икс-конденсаторы были разработаны специально для этих целей. Они выдерживают мгновенные киловольтные всплески напряжения (до 2,5 кВ), гася тем самым помехи между фазой и нейтралью (противофазные помехи). Дроссель — это ферритовый сердечник с намотанными лакированными медными проводами. В нем наводятся токи, нейтрализующие токи помех.

Приведенная выше схема входного фильтра для импульсного источника питания не устраняет помехи, которые возникают между фазой и землей (корпусом) или между нейтралью и корпусом. Для их нейтрализации в схему добавляют два конденсатора Y-типа (которые выдерживают скачки напряжения до 5 кВ). Специальная конструкция Y-конденсатора гарантирует обрыв цепи, а не короткое замыкание, в случае выхода его из строя.

Оба типа конденсаторов (X и Y), который ставят во входных фильтрах, выполняют из специальных негорючих материалов, так как они могут греться до очень высоких температур и могут стать причиной пожара. Именно в этом, да еще в конструктивных особенностях кроется причина их высокой стоимости (по сравнению с обычными).

Схема для компенсации всех типов помех

Но для корректной работы этой схемы необходимо рабочее заземление. Его надо подключить к корпусу блока питания. Без заземления, корпус блока питания будет находиться под напряжением около 110 В. Ток будет очень маленьким, но прикосновения будут ощутимы.

Сетевой выпрямитель и сглаживающий фильтр

Как уже сказано выше, выпрямитель проводит предварительное выпрямление синусоиды. Если установлен один диод, он отсекает нижние (отрицательные) полуволны.

Сравнение однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя. При использовании одного диода низкий КПД и большая пульсация выпрямленного напряжения. По этим причинам предпочтительней мостовая схема на четырех диодах

В самом простом случае выпрямитель — диод Шоттки, но может использоваться и диодный мост с параллельно подключенным конденсатором. Для диодных мостов часто применяют обычные диоды типа 1N4007, но лучше все-таки устанавливать все те же диоды Шоттки. Они «быстрее», так что можно получить лучше результаты на выходе.

Несколько схем фильтров разной степени сложности

Один диод ставят в блоках питания к недорогой технике. На его выходе напряжение имеет вид идущих с некоторыми промежутками положительных полуволн. На выходе диодного моста пульсации намного ниже, так что такой выпрямитель ставят для более требовательных к питанию приборов. Пульсирующее напряжение с выхода диода/диодного моста подается на конденсатор (он должен быть рассчитан на напряжение 270-400 В), который из полуволн делает «зубчики». Тут уже получаем более-менее стабильное постоянное напряжение.

Инвертор или блок ключей

На следующем блоке выпрямленное напряжение преобразуется в импульсы. Частота импульсов высокая — от 10 до 50 кГц. Есть два способа реализации этих блоков: при помощи микросхем, на основе автогенератора (блокинг-генератора).

Еще одна блок-схема ИИП

Во втором случае используется пара транзисторов, которые включаются попеременно, формируя на выходе последовательность импульсов. Частота переключений задается генератором. Такие схемы встречаются и сейчас, но большинство реализуется на микросхемах.

Пример схемы инвертора на транзисторах

Если есть микросхема, зачем городить огород из нескольких десятков деталей. Тем более, что требуемый тип микросхем широко распространен и стоит немного. Это так называемые ШИМ-контроллеры ( TL494, UC384х, Dh421,  TL431, IR2151, IR2153 и др).  К этим микросхемам надо добавить всего-лишь пару полевых транзисторов и несколько мелких деталей и получим требуемый инвертор.

Схема ИИП с ШИМ контроллером для обратноходового и полумостового преобразователей

ШИМ-контроллер отлично встраивается в любой тип схем. Он совместим с обратноходовыми, полумостовыми и мостовыми схемами выпрямителей. Естественно, отличается количество элементов, но все они простые и доступные.В обратноходовых схемах транзисторы должны быть рассчитаны на более высокое напряжение, чем подается на вход.

Устройство импульсного источника напряжения с ШИМ контроллером и двухтактным и мостовым выпрямителем

По полумостовым схемам построены импульсные блоки питания в осветительных приборах, в энергосберегающих и светодиодных лампах, электронный балласт для люминисцентных ламп (ЭПРА). Мостовые схемы применяют в более мощных блоках. Например, в сварочных инверторах.

Есть и более «серьезные» контроллеры, которые параллельно с работой, проверяют параметры входного и выходного напряжения и, при неисправностях, просто блокируют свою работу. Так как в импульсном блоке питания этот компонент, обычно, самый дорогой, это очень неплохо. Заменив неисправные детали (обычно резисторы или конденсаторы), получаем рабочий агрегат.

Силовой трансформатор

Узел трансформатора на блоке питания является одним из самых стабильных. В этом блоке, кроме самого трансформатора, содержится небольшая группа элементов которая нейтрализует выброс тока, который возникает на обмотках трансформатора при смене полярностей. Эта группа называется «снаббер».

Рассматриваемый блок обведен красным, а снаббер — зеленым

Трансформатор — один из самых надежных элементов. В нем очень редко возникают проблемы. Он может повредиться при пробое инвертора. В этом случае через обмотку течет слишком высокий ток, который и выводит из строя трансформатор.

Схема блока силового трансформатора для ИИП

Работает все это следующим образом:

• На первом такте работы импульсного источника питания открыт ключ ВТ1 (полевой транзистор с индуцированным каналом n-типа). Ток течет через первичную обмотку трансформатора, заряд накапливается в сердечнике.
• На втором такте ключ закрывается, ток течет во вторичной обмотке через диод VD2.
• При переключении на первичной обмотке возникает выброс, который вызван неидеальностью деталей. Тут в работу вступает снаббер. Его задача поглотить этот выброс, так как напряжение может быть достаточно большим и может повредить ключевой транзистор, что приведет к неработоспособности схемы. Ток выброса течет через первичную обмотку трансформатора, диод VD1, через сопротивление R1 и емкость C2.
• Далее полярность снова меняется, вступает в работу ключ ВТ1.

Номиналы выбираются исходя из параметров трансформатора. Подбор сложный, так что описывать его не имеет смысла. И еще: не во всех схемах есть снаббер, но его наличие увеличивает надежность и стабильность работы импульсного источника питания.

Несколько слов о диодах, которые используют в снабберах. Это может быть обычный диод, подобранный по параметрам, но более надежны схемы со стабилитроном. Еще может быть вариант без резистора и емкости, но с включенным навстречу супрессором (на схеме ниже).

Еще один вариант блока силового трансформатора с использованием супрессора (защитного диода) D1

Супрессор — это защитный диод, принцип работы похож на стабилитрон, вот только выравнивается импульсный ток и рассеиваемая мощность. Может быть несимметричный и симметричным.

Выходной выпрямитель и фильтр, стабилизатор

На этом, можно считать со схемой импульсного блока питания разобрались, так как выходные выпрямитель и фильтр устроены по тому же принципу. Элементы могут быть другие, а схемы те же. Единственное, что еще стоит рассмотреть — стабилизация выходных параметров. Это опционная часть, но такой импульсный блок питания более надежен.

Наиболее простой и дешевый способ стабилизации используется в дешевых блоках питания — обратная связь на пассивных элементах. На схеме ниже, это два резистора R6 и R7, подключенные к вспомогательной обмотке силового трансформатора. Не слишком надежно, потому что есть влияние между обмотками, но просто и недорого.

Простой способ стабилизации

Второй вариант стабилизатора выходного напряжения сделан на стабилизаторе VD9 и оптроне HL1. Выходное напряжение складывается из падения на стабилитроне и напряжения на оптроне. Это чуть более надежная схема для ИИП средней мощности.

Стабилизация выхода ИИП при помощи стабилитрона и оптрона

Наиболее стабильные выходные показатели имеют схемы ИИП со стабилизатором  TL431.

TL431 — интегральная схема трёхвыводного регулируемого параллельного стабилизатора напряжения с улучшенной температурной стабильностью. С внешним делителем TL431 способна стабилизировать напряжения от 2,5 до 36 В при токах до 100 мА.

ИБП с использованием микросхемы TL431 более сложные, но надежные. В таких схемах может быть подстроечный переменный резистор, который позволяет изменять выходное напряжение в небольших пределах. Обычно подстройка составляет не более 20%, так как в противном случае схема может быть нестабильной.

Схема со стабильным напряжением на выходе

Если подстройка выходного напряжения не нужна, лучше подстроечный резистор заменить обычным, так как переменные менее надежны.

Пару слов о резисторе R20 (см. схему выше), который стоит на выходе. Это так называемый, нагрузочный резистор. Как известно ИИП не будет работать без нагрузки. Поэтому на выходе и ставят сопротивление, которое обеспечивает минимальную рабочую нагрузку. Но это решение неидеально, так как резистор греется и порой очень сильно. Располагать рядом конденсаторы крайне нежелательно, иначе подогреваются и они. А в качестве выходного сопротивления должны стоять высокоточные резисторы, так как они при нагреве мало меняют свои параметры (блок выдает стабильное напряжение даже при длительной работе).

Разница между линейными и импульсными источниками питания _ tech _ Matsusada Precision

Выпуск: 11 марта 2022 г.

Как линейные, так и импульсные источники питания — это источники питания, обеспечивающие стабильный постоянный ток (также сокращенно «постоянный ток» или «DC»).
Постоянный ток протекает по цепям обычных электронных устройств, таких как смартфоны, компьютеры, кондиционеры и заводские роботы. Поскольку для каждого типа устройства и каждой внутренней цепи такого электронного оборудования требуются различные напряжения, необходим источник постоянного тока, соответствующий каждому напряжению.
Из линейных и импульсных блоков питания первым появился линейный блок питания. Линейные источники питания также называют последовательными источниками питания. В линейном источнике питания трансформатор переменного тока, состоящий из железного сердечника и катушки, сначала используется для снижения напряжения до входящего переменного тока (AC). Затем напряжение выпрямляется диодом в схеме выпрямителя и сглаживается конденсатором в схеме сглаживания до стабильного напряжения.
Выходное напряжение схемы выпрямителя представляет собой серию положительных пиков синусоиды, которая не является стабильным постоянным током.Поэтому напряжение преобразуется в постоянный уровень через сглаживающую цепь, состоящую из конденсатора, а затем через стабилизирующую цепь (цепь управления). Существует два типа цепей управления: шунтирующие и последовательные. Оба метода контролируют и контролируют выходное напряжение постоянного тока, чтобы поддерживать его постоянным. Разница между входным и выходным напряжением составляет тепло, поэтому требуется большой радиатор.
Для линейного источника питания требуется специальный трансформатор переменного тока в зависимости от входного напряжения, выходного напряжения и мощности.Следовательно, каждое устройство имеет фиксированную мощность и требует источника питания со специальным трансформатором для каждого приложения.

Импульсные источники питания, с другой стороны, имеют выпрямление и сглаживание перед регулированием напряжения. Пульсовая волна преобразуется в пульсовую с помощью коммутационного устройства предварительно выпрямленного тока. При включении и выключении выключателя на высокой скорости выпрямленный ток рассматривается как псевдопеременный ток (AC) с пульсирующей волной, а напряжение регулируется с помощью высокочастотного трансформатора.

Типичная разница между линейным блоком питания и импульсным блоком питания заключается в уровне шума и размере самого блока питания. Сначала объясним разницу в шуме.
Как упоминалось выше, импульсный источник питания многократно включает и выключает коммутатор с высокой скоростью. Это вызывает шум из-за переключения. Что касается шума, линейные блоки питания производят меньше шума, чем импульсные блоки питания.
При сравнении линейного источника питания и импульсного источника питания с одинаковым выходным сигналом шум линейного источника питания (R4G18-2) равен 0.5 мВэфф и 1 мАэфф в технических характеристиках, в то время как импульсный источник питания (R4K18-2) составляет около 5 мВэфф и 5 мАэфф.
Другими словами, в этом случае шум напряжения импульсного источника питания в десять раз больше, чем у линейного источника питания, а шум тока в пять раз больше, чем у линейного источника питания.
Далее размер блока питания. Линейные и импульсные источники питания имеют меньшие размеры, при этом импульсные источники питания имеют меньшие размеры. Причина этого связана с размером трансформатора.Если напряжение изменяется на ту же величину, трансформатор будет меньше на более высоких частотах.
В линейном источнике питания входная частота от розетки или другого источника подается непосредственно на трансформатор, тогда как в импульсном источнике питания ток после выпрямления направляется на трансформатор в виде высокочастотного импульса. Поэтому трансформатор может быть небольшим.
Например, по сравнению с блоком питания, который может выдавать постоянное напряжение 18 В, линейный блок питания (R4G18-2) имеет размеры 124 x 84 x 325 мм (ВxШxГ) и весит около 3 кг.С другой стороны, импульсный блок питания (R4K18-2) имеет размеры 124 x 35 x 128 мм (ВxШxГ) и весит около 500 г.
Оба имеют одинаковую высоту, но линейный блок питания в 2,4 раза шире и в 2,5 раза глубже, чем импульсный блок питания, и весит в шесть раз больше. Это связано с тем, что в трансформаторах используется железный сердечник, а необходимость в трансформаторе большего размера влияет на вес трансформатора.
Импульсные источники питания стали широко использоваться примерно в 1990 году, позже, чем линейные источники питания.Старые адаптеры переменного тока были очень большими и тяжелыми, поскольку в них использовались линейные источники питания.
В последние годы источники питания GaN (нитрид галлия) с низкими потерями энергии также стали коммерчески доступными. Источники питания
GaN представляют собой полупроводники из нитрида галлия, как и обычные полупроводники на основе кремния. Транзисторы, использующие GaN, имеют меньшие потери мощности, чем обычные транзисторы.
Развитие этих новых технологий привело к созданию более компактных и мощных импульсных источников питания.

Между линейными и импульсными источниками питания существует много различий, помимо шума и амплитуды. Другие различия объясняются здесь.

● Импульсные блоки питания имеют меньшие потери при преобразовании энергии.

Импульсные источники питания

изначально были разработаны НАСА для использования в космосе. Поэтому они разработаны для обеспечения высокой энергоэффективности. Импульсные источники питания более эффективны, поскольку линейные источники питания выделяют больше энергии в виде тепла.

● Линейные источники питания быстрее реагируют на колебания нагрузки

Выход импульсного источника питания управляется схемой управления. С другой стороны, линейные источники питания управляются реакцией схемы регулятора. Поэтому линейный блок питания быстрее реагирует на колебания нагрузки.

● Если выходная мощность мала, можно удешевить линейный источник питания, а если она большая, можно удешевить импульсный источник питания.

Линейные блоки питания дешевле из-за их более простой конструкции. Однако, как было сказано выше, линейные блоки питания имеют меньший КПД и выделяют больше тепла, чем импульсные блоки питания, поэтому при увеличении потребляемой мощности необходимо принимать меры по мощности, потребляемой самим линейным блоком питания, и выделяемому им теплу.
Таким образом, по мере увеличения энергопотребления общая стоимость импульсного блока питания будет снижаться. Ориентировочно, линейные блоки питания могут эксплуатироваться с меньшими затратами, если мощность ниже 400 Вт.

Различия между линейными и импульсными источниками питания, описанные выше, приведены в таблице ниже.

	Линейный источник питания	Импульсный блок питания
Шумоизоляция (электрическая)	Маленький	Большой
Цепь (электрическая)	Простой	Комплекс
Блок питания типоразмера	Большой и тяжелый	Маленький и легкий
Потери при преобразовании (выделение тепла)	Большой	Маленький
Ответ	Быстро	Немного медленно
Низкая стоимость	Преимущество в маломощном блоке питания	Блок питания повышенной мощности (высокой мощности)

Связанные технические статьи

Рекомендуемые продукты

Компания Matsusada Precision предлагает как серийные блоки питания постоянного тока регуляторного типа, так и блоки питания постоянного тока импульсного типа в соответствии с вашими требованиями.

Техническое описание

LM358 — Маломощные двойные биполярные операционные усилители

s ВНУТРЕННЯЯ ЧАСТОТНАЯ КОМПЕНСАЦИЯ s БОЛЬШОЙ УСИЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА: 100 дБ s ШИРОКАЯ ПОЛОСА (единичное усиление): 1,1 МГц

по существу независимо от напряжения питания низкого входного уныния Ток: 20na (компенсированная температура) Низкое входное напряжение смещения: 2 мВ. Низкий входной ток смещения: 2NA входной входной диапазон напряжения включает диапазон наземного перепада входного входного напряжения. 0В К (Vcc – 1.5В)

ОПИСАНИЕ Эти схемы состоят из двух независимых цепей с высоким коэффициентом усиления и внутренней частотной компенсацией, которые были разработаны специально для работы от одного источника питания в широком диапазоне напряжений. Низкий расход источника питания не зависит от величины напряжения источника питания. Области применения включают усилители преобразователя, блоки усиления по постоянному току и все обычные схемы операционных усилителей, которые теперь могут быть легко реализованы в системах с одним источником питания. Например, на эти схемы можно напрямую запитать стандартное напряжение +5 В, которое используется в логических системах, и легко обеспечит необходимую интерфейсную электронику, не требуя дополнительного источника питания.В линейном режиме диапазон входного синфазного напряжения включает землю, а выходное напряжение также может колебаться относительно земли, даже если он работает только от одного источника питания. ШТЫРЬКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (вид сверху)

Выход 1 – Инвертирующий вход – Неинвертирующий вход – VCC- Неинвертирующий вход 2 – Инвертирующий вход 2 – Выход 2 – VCC+ P TSSOP8 (Тонкая термоусадочная упаковка)

N = Двойной линейный пакет (DIP) D = Малый контурный пакет (SO) — также доступен в виде ленты и катушки (DT) S = Малый контурный пакет (miniSO) доступен только в виде ленты и рулона (DT) P = Тонкий термоусадочный малый Пакет Outline (TSSOP) — доступен только в виде ленты и катушки (PT)

Параметр Напряжение питания Входное напряжение Дифференциал входного напряжения Рассеиваемая мощность 1) Выходная длительность короткого замыкания Входной ток

Рабочий диапазон температур на открытом воздухе Диапазон температур хранения

Необходимо учитывать рассеиваемую мощность, чтобы не допустить превышения максимальной температуры перехода (Tj).Короткие замыкания с выхода на VCC могут вызвать чрезмерный нагрев, если VCC > 15 В. Максимальный выходной ток составляет приблизительно 40 мА независимо от величины VCC. Разрушающее рассеивание может быть результатом одновременного короткого замыкания на всех усилителях. Этот входной ток существует только тогда, когда напряжение на любом из входных выводов становится отрицательным. Это связано с тем, что переход коллектор-база входного PNP-транзистора смещается в прямом направлении и, таким образом, действует как ограничители входных диодов. В дополнение к этому действию диода, на кристалле ИС также присутствует паразитное воздействие NPN.это действие транзистора может привести к тому, что выходные напряжения операционных усилителей перейдут к уровню напряжения VCC (или к земле для большого овердрайва) на время, в течение которого вход становится отрицательным. Это не является разрушительным, и нормальный выход снова установится при входном напряжении выше -0,3 В.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ VCC+ = +5В, VCC-= Земля, = 1,4В, Tокр = +25C (если не указано иное)

Символ Параметр LM158A-LM258A LM358A Мин. Входное напряжение смещения — примечание 1) Tamb LM258 LM158A Tmin Tamb Tmax LM158, LM258 Входной ток смещения Tamb = +25C Tmin Tamb Tmax Входной ток смещения — примечание 2) Tamb = +25C Tmin Tamb Tmax Коэффициент усиления по напряжению большого сигнала VCC до 11.4 В Tamb = +25C Tmin Tamb Tmax Коэффициент подавления напряжения питания (10 кОм) SVR VCC+ до 30 В Tamb = +25C Tmin Tamb Tmax Ток питания, все амперные, без нагрузки Tmin Tamb Tmax VCC = +5 В Tmin Tamb Tmax VCC = +30 В Вход Диапазон напряжения синфазного сигнала VCC +30 В — примечание 3) Tamb = +25C Tmin Tamb Tmax Коэффициент ослабления синфазного сигнала (Rs 10k) Tamb = +25C Tmin Tamb Tmax Источник выходного тока VCC = +2 В, Vid = +1 В Выходной ток стока (Vid = -1 В) VCC = +2 В VCC = +0,2 В Размах выходного напряжения = 2k) Tamb = +25C Tmin Tamb Tmax дБ Тип. 1 Макс.LM158-LM258 LM358 Мин. тип. 2 Макс. нА Единица

Регулируемый линейный источник питания (30 В/4 А, CC-CV)

Источники питания — одна из самых популярных тем в электронике. Существует два основных типа регулируемых источников питания: линейные и импульсные. Оба типа источников питания имеют некоторые преимущества и недостатки. Тем не менее, линейный источник питания предлагает лучшие показатели регулирования сети и нагрузки и снижает шум на выходе, особенно когда источник питания регулируется и выход находится под нагрузкой, хотя его эффективность ниже, чем у импульсного источника питания.В этой статье/видео я представил регулируемый линейный источник питания 30 В/4 А, который обеспечивает регулировку постоянного напряжения и постоянного тока. Выходной шум источника питания низок и измеряется с помощью функции анализа мощности осциллографа Siglent SDS2102X Plus. Все комплектующие имеют сквозное отверстие, поэтому для пайки не нужен специальный инструмент. Давайте начнем!

 

Технические характеристики

• Входное напряжение (макс.): 35 В (30 В, макс. протестировано]
• Выходное напряжение (мин): 1.28 В
• Выходное напряжение (максимальные испытания): 27,35 В (28,9 В _IN , без нагрузки, 25°C]
• Выходной ток: от 1,1 мА до 4 А (макс. непрерывный)
• Выходной шум (без нагрузки): 6–7 мВпик-пик
• Выходной шум (нагрузка 1 А): 6–7 мВпик-пик
• Выходной шум (нагрузка 2 А): 8–10 мВпик-пик

Анализ схемы
На рис. 1 показана принципиальная схема устройства. Конструкция состоит из двух основных частей: основной схемы регулятора и схемы ограничения тока.

Рисунок 1: Принципиальная схема регулируемого источника питания

P3 — это четырехконтактная блочная клемма KF128 для подключения входных и выходных проводов к цепи. C4, C5 и C6 используются для уменьшения входного шума. D1 и D2 — защитные диоды. Вместо D1 и D2 также можно использовать диоды Шоттки.

IC3 — это положительный линейный регулятор LM338 5A. ¹ R3 обеспечивает выходной канал обратной связи с регулятором, а P2 представляет собой многооборотный потенциометр 5K, который используется для регулировки выходного напряжения.Конденсатор C7 был использован для уменьшения шума. C9, C10 и C11 используются для уменьшения выходного шума; однако они подключены к другому заземлению, которое является выводом стока Q1.

Q1 — это N-канальный МОП-транзистор IRLZ44 ² , который ограничивает ток с помощью IC1. Теория того, как комбинация IC1 и Q1 ограничивает ток, немного сложна и будет объяснена в видео в будущем. IC1 — известный операционный усилитель LM358. ³ R2 — нагрузочный резистор, состоящий из трех 3.Резисторы 3R/10 Ом, соединенные параллельно, что соответствует резистору 30 Ом/1,1 Ом.

C3 и R1 создают RC-фильтр, который уменьшает шумы, исходящие от нагрузочного резистора. C1 и C2 также используются для уменьшения шума. IC2 — это регулятор 78L09 ⁴ , который используется для обеспечения стабильной шины питания IC1. C8 был использован для уменьшения выходного шума IC2. P1 — это многооборотный потенциометр 5K, который используется для установки ограничения тока. Наконец, R4 — это резистор базовой нагрузки, потребляющий ток в несколько миллиампер для стабилизации выходного сигнала источника питания без нагрузки.

Схема печатной платы
На рис. 2 показана последняя версия схемы печатной платы. Это двухслойная печатная плата, и все пакеты компонентов имеют сквозные отверстия, что довольно легко паять для большинства пользователей. Толщина сильноточных токоведущих дорожек 4,5 мм. Вы должны установить три резистора 3,3 R / 10 Вт друг над другом, чтобы построить R2, поэтому R2 представляет собой параллельный резистор из трех резисторов 3,3 R / 10 Вт, что равно резистору 1,1 R / 30 Вт.

Рисунок 2: Схема печатной платы схемы регулируемого источника питания (последняя редакция)

Библиотеки некоторых компонентов недоступны в моем хранилище библиотек компонентов.Поэтому, как обычно, я использовал библиотеки компонентов SamacSys и установил недостающие библиотеки (схематические символы, посадочное место на печатной плате, 3D-модель) для IC1, ⁵ IC2, ⁶ IC3, ⁷ и Q1. ⁸ У вас есть два варианта установки и использования библиотек компонентов. Вы можете либо посетить componentsearchengine.com, чтобы загрузить и импортировать библиотеки в свою программу САПР, либо использовать подключаемые модули САПР SamacSys (рис. 3). Поддерживаются почти все известные программы САПР для электронного проектирования. ⁹ Я использовал Altium Designer, поэтому я установил библиотеки компонентов с помощью подключаемого модуля Altium ¹⁰ (рис. 4).

Рисунок 3: Все поддерживаемые программные средства САПР для электронного проектирования с помощью подключаемых модулей SamacSys

 

Рисунок 4: Выбранные библиотеки компонентов в подключаемом модуле SamacSys Altium

На рис. 5 показана собранная печатная плата. Печатные платы изготовлены компанией PCBWay в хорошем качестве. У меня вообще не было проблем с пайкой компонентов.Качество меди на печатной плате, шелкографии и паяльной маски очень хорошее.

Рисунок 5: Плата блока питания в сборе

Испытания и измерения
Дополнительную информацию о проверке напряжения и тока можно найти в видео; тем не менее, я также включил сюда некоторые результаты тестирования выходного шума. Эти тесты проводились с использованием осциллографа Siglent SDS2102X Plus. ¹¹ В этом осциллографе появилась удобная функция под названием «анализ мощности», которая позволяет пользователю выполнять различные тесты источников питания.Я использовал функцию «пульсации на выходе» опции «анализ мощности».

На рис. 6 показан выходной шум без нагрузки. На рис. 7 показан выходной шум при нагрузке 1 А, а на рис. 8 — выходной шум при нагрузке 2 А. Эта схема может непрерывно подавать до 4 А; однако, пожалуйста, используйте большие радиаторы и подготовьте хорошую вентиляцию.

Рисунок 6: Коэффициент шума на выходе источника питания без нагрузки

 

Рисунок 7: Выходной шум источника питания при нагрузке 1 А

 

Рисунок 8: Выходной шум источника питания при нагрузке 2 А

Список материалов

На рис. 9 показана спецификация.Два многооборотных потенциометра 5K должны быть подключены к плате с помощью двух трехконтактных разъемов XH.

Рисунок 9: Спецификация регулируемого источника питания проекта

 

Примечание: Это первый прототип, в последней ревизии печатной платы (которая доступна для вас) увеличено расстояние между электролитическими конденсаторами и силовыми резисторами, однако, если у вас все еще есть опасения по этому поводу, вы можно использовать конденсаторы 470 мкФ-50 В вместо конденсаторов 1000 мкФ-50 В, которые меньше по диаметру.

 

Статья: https://www.pcbway.com/blog/technology/30V_4A_Adjustable_Power_Supply__CC_CV_.html

¹ Спецификация LM338: https://www.mouser.com/datasheet/2/405/lm338-440432.pdf

² Техническое описание IRLZ44: https://www.vishay.com/docs/91328/sihlz44.pdf

³ Спецификация LM358: https://www.mouser.com/datasheet/2/308/lm358-d-299970.pdf

⁴ 78L09 техническое описание: https://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/192225.пдф

⁵ Схематический символ LM358, печатная плата, 3D-модель: https://componentsearchengine.com/part-view/LM358N%2FNOPB/Texas%20Instruments

⁶ 78L09 условное обозначение, печатная плата, 3D-модель: https://componentsearchengine.com/part-view/MC78L09ACPG/ON%20Semiconductor

⁷ Схематический символ LM338, печатная плата, 3D-модель: https://componentsearchengine.com/part-view/LM338T%2FNOPB/Texas%20Instruments

⁸ Схематический символ IRLZ44, посадочное место на печатной плате, 3D-модель: https://componentsearchengine.com/part-view/IRLZ44NPBF/Infineon

⁹ Плагины для программного обеспечения CAD для электронного проектирования: https://www.samacsys.com/library-loader-help

¹⁰ Плагин Altium Designer: https://www.samacsys.com/altium-designer-library-instructions

¹¹ Осциллограф Siglent SDS2102x Plus: https://www.siglenteu.com/digital-oscilloscopes/sds2000xp

Сильноточная схема регулируемого регулятора напряжения, 0–30 В 20 А

Если вы ищете сильноточная регулируемая схема регулятора напряжения .Это может быть лучшим выбором для вас.

Он может обеспечить выходной ток 20 А или 400 Вт и может регулировать напряжение от 4 до 20 В или легко применять от 0 до 30 В. Это хорошее качество, отличная производительность и долговечность с печатной платой.

Для использования в электронных телекоммуникациях, высокомощных радиопередатчиках и т. д.

В этом проекте используется несколько компонентов. Из-за использования четверки стабилизатора напряжения LM338–5A и IC-741-популярного операционного усилителя-в линейном режиме питания.

Попробуйте построить, вам понравится!

Как это работает

LM338K, который мы используем, представляет собой схему регулятора напряжения постоянного тока плавающего типа. Простой стиль применения этой ИС, как показано на рисунке 1

Рисунок 1 схема , в нормальных условиях напряжение между контактом Adj и выходом контакта равно 1.25V стабилен, что проход R1, R2 также будет постоянным.

Выходное напряжение равно напряжению на выводе Adj + 1,25 В или Рассчитывается следующим образом

Vo = 1,25 (R1 + R2) / R1 до 5 ампер, но чтобы ток нагрузки максимум 20 ампер, мы его запараллелим.

На что следует обратить внимание при параллельном подключении множества микросхем, так это на средний ток, протекающий по цепи.Каждый поровну.

Самый простой способ – подключить резистор к выходному контакту микросхемы, как показано на рис. 2 .

Номинал резисторов Rs, применяемых к нему, будет намного меньше R1.

Исходя из схемы, мы можем установить.

IoRs = 1,25 – Vo(R1/(R1+R2))

И от работы цепей множество вниз, будет.

IiRs = 1,25 – Vo (R1 /(R1+R2))

Из этих двух одинаковых уравнений следует, что Io = Ii.

Или просто ток через микросхему LM338 одинаков.

Соединительный LM338 в параллельной форме

На практике мы не используем схемы для его использования. Поскольку напряжение на падении Rs будет изменяться в зависимости от тока, протекающего через нагрузку, и опорного напряжения IC. К тому же непохожие друг на друга.

Внешний LM338 управляет с помощью uA741

Следовательно, нам нужно управлять внешними цепями. Для управления напряжением на контакте adj, как показано на рис. 3 .

Из схемы видно, что на отрицательном выводе IC должно быть половина выходного напряжения. А на положительном контакте иметь равное опорному напряжению.

Это вызвано постоянным током, протекающим через транзистор к Rs и P1.

От свойств схемы операционного усилителя до регулируемого уровня выходного напряжения, т.е. До тех пор, пока не будет одинакового напряжения на контактном входе.

Таким образом, напряжение на базе выводов транзистора Q1 равно напряжению на отрицательном выводе микросхемы IC.

Напряжение Эти изменения сопротивления транзистора вызывают изменение напряжения в контрольной точке.

Сопротивление транзистора обратно пропорционально выходному напряжению, чтобы компенсировать потерю напряжения Rs. Из-за неравномерного протекания этих токов нагрузки.

Регулятор постоянного тока высокой мощности 4–20 В 20 А от LM338

• Из всех принципов, приведенных выше, у нас есть приложения для схем, как показано на рис. быть выше тока.
• Для трансформатора, который может питать не менее 30 ампер, напряжение вторичной обмотки должно быть не менее 18 вольт.

Для оптимизации схем для конденсатора С2 лучше использовать 20000мкФ.

Читайте: Как использовать LM317 Datasheet и Picout

Список запчастей
IC1: LM741
IC2-IC5: LM38K или LM338P
Q1: BD140
D1: мостовой диод 35A
D2: 1N4148, 75V 150 мА Диоды
R1: резистор 150 Ом 0,5 Вт
R2: резистор 100 Ом 0.5 Вт
R3, R4: резисторы 4,7 кОм 1/2 Вт
R5-R8: резисторы 0,3 Ом 5 ​​Вт
C1: 0,01 мкФ 200 В, полиэфирный конденсатор
C2, C5: 4700 мкФ 50 В, электролитические конденсаторы
C3: 0,1 мкФ, полиэфир 6acitor
C4: 10 мкФ 25 В, тантал
C6: 47 мкФ, 35 В, электролитические конденсаторы

Печатная плата регулятора постоянного тока высокой мощности, 4-20 вольт, 20 ампер в цепях. Устройства можно припаять к печатной плате, как показано на рис. 5 .Если не поменять входной конденсатор-С2 увеличил эти. Мне придется установить его снаружи печатной платы.

Мостовой диод должен быть аккуратно прикреплен к радиатору. Для продления срока службы и долговечности.

Для IC-LM338, который также необходимо установить на радиатор большого размера. Будьте осторожны, корпус микросхемы к радиатору сильно закорочен.

Когда все паяльное оборудование будет готово, проверьте подачу переменного тока на этот проект.

Затем отрегулируйте VR1 до нужного выходного напряжения, а затем проверьте нагрузку и отрегулируйте VR1 до тех пор, пока выходное напряжение не изменится.

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь, чтобы электроника Обучение было легким .

Дизайн и некоторые тесты « insideGadgets

A Некоторое время назад я сделал небольшой программируемый источник питания, в котором сначала должен был быть полевой МОП-транзистор P для управления напряжением, но я переключился на DC-DC LM2596, когда обнаружил, что МОП-транзистор становится слишком горячим. Блок питания хорошо работал у меня в течение последних нескольких лет, но теперь пришло время создать что-то получше.Одна из проблем со старым блоком питания заключалась в том, что когда вы добирались до верхнего предела диапазона напряжения (6 В+), были большие скачки напряжения (0,2–0,5 В), когда вы поворачивали ручку выше, это из-за цифровой потенциометр и резисторный делитель, используемые для регулировки напряжения.

Сначала я думал сделать блок питания с 3 выходами, каждый выход имел бы свой собственный выделенный DC-DC, однако после тестирования DC-DC Richtek, который я использовал раньше с цифровым потенциометром, я все равно столкнулся бы с тем же. проблема.Что мы могли бы сделать, так это вставить линейный стабилизатор после DC-DC и дать ему запас в 2-3 вольта, что избавило бы нас от того, что линейный стабилизатор сам по себе сбрасывает все напряжение. В настоящее время я тестирую LM350, который похож на LM317, но может выдерживать не менее 3 ампер и допускает напряжение от 1,2 до 33 В. диапазон от 1,2В до 15В или около того.

Я также хотел бы добавить ограничение тока в блоке питания и посмотреть, какой ток потребляет тестируемое устройство, я смотрю на 2 или 3 ампера.Мы можем повторно использовать схему фиктивной нагрузки постоянного тока, и, поместив нагрузку перед MOSFET, операционный усилитель будет регулировать ток, протекающий через MOSFET. Одна проблема, которую я обнаружил, заключается в том, что когда вы достигаете ограничения по току, MOSFET находится в линейной области, как и в фиктивной нагрузке, поэтому он сильно нагревается. Я думал, что смогу обойтись небольшим мосфетом без радиатора, но ошибся, мне придется использовать стиль TO-220 с приличным радиатором. С другой стороны, если вы хотите использовать небольшой мосфет, вы можете обнаружить, что произошло ограничение по току, а затем отключить выход.

Выше показано примерное изображение того, как это могло бы выглядеть (10×10 см). Я планирую иметь два 4-разрядных светодиодных дисплея, один для напряжения и один для тока, тот же поворотный энкодер, что и в прошлый раз, и иметь двойной выход источника питания. Две кнопки по обе стороны от энкодера будут выбирать напряжение, а затем еще одно нажатие для тока, светодиодный дисплей имеет небольшую точечную подсветку в правом нижнем углу, поэтому ее можно использовать для указания того, какой дисплей был установлен, или я мог бы добавить 2 Светодиоды по обеим сторонам дисплея.Больше нет необходимости в сдвиговых регистрах, так как я буду использовать ATmega169A, у которого достаточно контактов для прямого управления дисплеями.

LM350, как и LM317, имеет регулировочный штифт, от которого ток проходит через резистор на землю, мы могли бы воткнуть туда цифровой потенциометр, однако, как только мы приблизимся к более высоким напряжениям, нам нужно будет использовать потенциометр высокого напряжения.

Далее в даташите есть пример регулируемого регулятора (у них было 3x LM317 параллельно), но мы видим, что с помощью операционного усилителя с транзистором PNP мы можем установить напряжение через 1.Резистор 5K, так как PNP будет потреблять ток регулировки. Я нашел соответствующий пост на форуме EEVBlog, который показывает, что, поместив сбор PNP на землю, мы можем затем управлять операционным усилителем в цифровом виде через неинвертирующий ЦАП или аналогичный.

Я протестировал схему с операционным усилителем LM358 и MPS751 PNP, и, похоже, она работает хорошо, выходной шум напряжения, показанный выше на перфорированной плате с использованием провода заземления осциллографа. Выходное напряжение не регулируется вплоть до 1.25 В, что отчасти связано с падением напряжения на диоде PNP CE, а также отчасти из-за того, что LM358 не является операционным усилителем от сети к шине. На входе 5В к LM350 я вижу 2,5В на выходе и 0,6В на базе. Для выхода 4,1 В я вижу 3,7 В на базе.

С операционным усилителем rail-to-rail, таким как MCP6242 (5 В Vcc max), я вижу выход 1,9 В и 0 В на базе, однако не рекомендуется использовать его, если мы установим выход на 7 В в качестве рабочего. Усилитель попытается выдать 6,25 В (выход минус 1,25 В), поэтому необходим высоковольтный операционный усилитель.Мы могли бы добавить резисторный делитель к выходу операционного усилителя для LM358, и это позволило бы нам понизить напряжение немного ниже, что повлияет на наши верхние частоты, если мы останемся на 5V Vcc, однако, если мы запитаем LM358 от входного источника 19V. что я, вероятно, сделаю, тогда верхний конец не будет проблемой.

Я попытался использовать P-MOSFET вместо PNP-транзистора, но лучше не стало, должно быть, Vgs было недостаточно высоким.

Понятно, что самым простым решением будет N MOSFET, поскольку нам не нужно беспокоиться о том, что LM350 подаст напряжение на источник (поскольку он теперь заземлен), поменяйте местами неинвертирующий с инвертирующим на операционном усилителе и он хорошо протестирован даже с выходом LM358 не от рельса к рельсу, потому что Vgs N-транзистора составляет около 1-3 В.

Однако при тестировании MOSFET N наблюдается некоторый шум переключения (слева), мы видим, что выход операционного усилителя также имеет большой размах (справа), резисторы обратной связи (10K/10K) также имеют его (не на фото). Хуже всего, когда вы применяете нагрузку 68 Ом.

Итак, похоже, что мы вернулись к решению PNP, которое работает намного лучше (10K pot только для тестирования).

У меня возник вопрос, а не использовать ли вместо цифрового потенциометра для DC-DC PNP? Да, похоже, что можете, хотя есть только небольшое окно между 270 мВ и 300 мВ на базе (через резистор 220 Ом), которое изменяет выходное напряжение постоянного тока при использовании резистора 24 кОм в верхней половине резистивного делителя.МОП-транзистор N тоже работает, но окно еще меньше, для DC-DC я думаю, что я выберу PNP. Это просто вопрос удобства и меньшего количества деталей, если вы выбрали цифровой потенциометр, хотя это примерно 1 доллар за штуку, поэтому я думаю, что вместо этого я выберу метод PNP + операционный усилитель. Редактировать: не думайте, что я действительно продумал это, у меня не было бы способа управлять операционным усилителем, если бы я не использовал ЦАП или несколько резисторов, поэтому я вернусь к цифровому горшку, плюс я обнаружил, что должен не нужен большой диапазон и можно подобрать 10K на 64 шага за 70c.

(тестирование LM350)

Так что в следующий раз мне просто нужно объединить все это вместе и протестировать один канал — DC-DC, линейный стабилизатор, ограничение тока и добавить ЦАП для управления операционным усилителем с линейным стабилизатором, цифровой потенциометр для постоянного тока. -DC предварительный регулятор и проверьте дисплеи с помощью ATmega. ЦАП, скорее всего, будет 12-битным, и я думаю, что мне нужно будет использовать 12- или 16-битный АЦП, поскольку 10-битный на ATmega может быть слишком низким, чтобы дать желаемое разрешение.

Как сделать схему источника постоянного тока | Пользовательский

Как работает цепь питания?

Напряжение вызывает ток, а не наоборот! Таким образом, чтобы создать устройство, которое обеспечивает постоянный ток независимо от нагрузки, мы должны использовать отрицательную обратную связь и преобразовывать ток, протекающий через нашу нагрузку, в напряжение.К счастью, есть очень простой способ преобразовать ток в напряжение с помощью небольшого резистора (в нашем случае резистора 0,1 Ом). Напряжение на этом резисторе будет пропорционально току (благодаря V = IR), и, используя это, мы можем зафиксировать ток в цепи. Напряжение на резисторе подается на отрицательный вход операционного усилителя, а фиксированное известное напряжение подается на положительный вывод. Выход операционного усилителя соединен с базой силового транзистора (без учета пары Дарлингтона), который контролирует, какой ток может протекать через цепь.Операционный усилитель в этой схеме (U1A) находится в замкнутом контуре, потому что отрицательный вход и выход соединены вместе (через Q3), и поэтому операционный усилитель будет «пытаться» удерживать клеммы + и – при одном и том же потенциале напряжения. .

Лучший способ увидеть, как работает эта схема, это пример:

Мы хотим установить наш источник постоянного тока на 1 ампер, и мы подключили к выходу нагрузку 1 Ом. Если через цепь протекает 1 ампер, то мы должны ожидать увидеть напряжение 0,1 В на 0.резистором 1 Ом и так, поэтому настраиваем потенциометр так, чтобы на плюсовую клемму U1A подавалось напряжение 0,1В.

Если ток, проходящий через нагрузку, ниже 1 А, тогда напряжение на резисторе 0,1 Ом будет меньше 0,1 В, и это видно на отрицательной клемме U1A. Поскольку положительный вывод больше отрицательного, операционный усилитель станет более положительным и, следовательно, увеличит проводимость транзистора Q3. Это увеличение проводимости Q3 позволяет большему току протекать через нагрузку и 0.резистор 1 Ом. Если ток, протекающий через резистор, превышает 1 ампер, то напряжение на резисторе 0,1 Ом становится больше 0,1 В. Это означает, что отрицательный вход операционного усилителя U1A становится больше, чем положительный вход, и, следовательно, операционный усилитель становится более отрицательным. Это снижение выходного напряжения приводит к уменьшению проводимости Q3 и, следовательно, к меньшей проводимости. Это уменьшает ток, протекающий через нагрузку и, следовательно, через резистор 0,1 Ом.

Чтобы увидеть, какой ток протекает через нагрузку, вольтметр подключен к усилителю (U1B).Работа усилителя заключается в усилении напряжения на резисторе 0,1 Ом до читаемого уровня для дешевого светодиодного цифрового дисплея. D1 используется для предотвращения всплесков ЭДС, которые могут быть вызваны нагрузками, которые могут повредить транзистор Q3. Транзистор Q3 должен быть в корпусе ТО-3 с некоторым отводом тепла для токов более 100мА и должен иметь как радиатор, так и дополнительный вентилятор для токов более 1А.

Линейный источник питания | Гальваническая машина

Профиль линейного источника питания:

Линейный источник питания сначала после трансформатора переменного тока для уменьшения амплитуды напряжения, а затем после выпрямления цепи выпрямителя для получения импульсного источника питания постоянного тока, затем после фильтрации до напряжения постоянного тока с небольшим коэффициентом пульсации .Чтобы получить высокоточное напряжение постоянного тока, необходимо использовать стабилизированную цепь напряжения для стабилизации.

Источник питания постоянного тока Категория:
Источник питания постоянного тока классифицируется как: линейный источник постоянного тока и высокочастотный импульсный источник питания.

Принцип работы линейного источника питания:

Принцип работы основной цепи линейного источника питания: ввод питания путем предварительного обмена мощности переменного тока на стабилизацию, после через схему предварительного регулятора, от основного рабочего трансформатора изолирующего выпрямителя в мощность постоянного тока, а затем через схема управления и интеллектуальный одночиповый микропроцессорный контроллер под управлением точной регулировки элемента линейной регулировки, а затем получают высокоточный источник выходного напряжения постоянного тока.

Наши преимущества линейного источника питания:

1, Силовой трансформатор и выпрямитель: преобразуйте переменный ток 380 В (415 В, 440 В, 220 В) в требуемый постоянный ток.
2, схема предварительного регулятора: используйте релейные элементы или тиристоры, сделайте предварительную предварительную настройку входного переменного или постоянного напряжения, тем самым снизив энергопотребление элемента линейной регулировки, повысьте эффективность и обеспечьте высокоточный источник выходного напряжения. и высокая стабильность.
3, элемент линейной регулировки: напряжение постоянного тока после фильтрации для точной регулировки, затем входное напряжение достигает желаемого значения и требований к точности.
4, Цепь фильтра сигнала: максимальное стоп-поглощение на импульсной волне источника питания постоянного тока, помехи, шумы, чтобы обеспечить выходное напряжение источника питания постоянного тока с хорошими результатами, низкой пульсацией и низким уровнем шума, низким уровнем помех.
5, Микропроцессорная система управления: однокристальный микропроцессорный контроллер для различных сигналов, обнаруженных путем сравнения суждений, расчетов, анализа, обработки, а затем отправки соответствующей команды управления, чтобы обеспечить правильную и надежную работу системы электропитания постоянного тока общего напряжения, координацию.
6, Вспомогательный источник питания и источник опорного напряжения: источник опорного напряжения обеспечивает высокоточную систему питания постоянного тока и мощность, необходимую для работы электронных схем.