Блок питания с регулировкой напряжения и тока своими руками схема: Лабораторный блок питания с регулировкой тока и напряжения

Простой блок питания с регулировкой напряжения и тока. — Радиомастер инфо

Довольно распространенная схема такого блока питания выполнена на двух транзисторах, силовом p-n-p КТ818 и усилителе КТ815. Схема для начинающих и они часто задают вопрос, можно ли выполнить эту схему на более распространенном силовом n-p-n транзисторе. Сделать можно, результаты даже лучше, чем на КТ818. О том, как это сделать рассказано в этой статье.

Для начала приведу, базовую, назовем ее так, схему простого блока питания на силовом p-n-p транзисторе КТ818.

Схема простого блока питания состоит из понижающего трансформатора Tr1, двухполупериодного выпрямителя на четырех диодах 1N4007, конденсатора фильтра С1, резистора R1, ограничивающего ток стабилитрона VD1, регулятора напряжения R4, усилителя на Т2, силового транзистора Т1, цепи регулировки тока R5 с ограничителем R2, диода развязки тока базы Т2 и резистора, повышающего стабильность работы схемы при разных токах нагрузки R3.

Максимальное выходное напряжение определяется напряжением вторичной обмотки трансформатора, рабочим напряжением стабилитрона VD1, допустимым напряжением транзисторов Т1 и Т2.

Максимальный ток нагрузки определяется мощностью трансформатора Tr1, соответственно диаметром провода вторичной обмотки, током диодов выпрямителя, максимальным током К-Э транзистора Т1, его коэффициентом усиления и как следствие, его током базы и параметрами транзистора Т2, который должен увеличить малый ток от стабилитрона до необходимого значения тока базы силового транзистора Т1, иначе Т1 полностью не откроется и на выходе не будет увеличения напряжения и тока при повороте соответствующих регуляторов (R4, R5).

Учитывая изложенный выше принцип работы схемы, был изготовлен вариант на силовом транзисторе n-p-n по следующей схеме.

В качестве транзисторов были опробованы несколько вариантов:

Т1 – КТ819, КТ805, КТ829, КТ8109, КТ8101

Т2 – КТ814, КТ816, КТ973

Сочетания транзисторов использовались разные. Наилучшие результаты получены на транзисторах Т1 КТ805БМ и Т2 КТ814В1.

Вот как выглядят детали, примененные в этой схеме:

Диапазон регулировки напряжения и тока самый широкий, падение напряжения на силовом транзисторе Т1 самое низкое и соответственно его нагрев меньше.

Что еще важно учитывать при изготовлении этой, и других подобных схем линейных стабилизаторов.

  1. Так как все лишнее напряжение падает на силовом транзисторе Т1, он греется. Больше всего он греется при больших тока и низких напряжениях на выходе. Например, при входном напряжении 16В, выходном 5В и токе 2А на транзисторе Т1 будет падать напряжение 11В. При токе 2А мощность, рассеиваемая на этом транзисторе будет равна 2А х 11В = 22Вт. При приблизительной оценке площади радиатора для Т1 получаем значение более 400 см кв. Это пластина 20х20 см или ребристый радиатор с такой же площадью охлаждения.

  1. Это понижает КПД устройства и делает его применение невыгодным при больших мощностях. Самый простой выход для повышения КПД, подобрать трансформатор с отводами на вторичной обмотке и поставить переключатель. В таком случае при нужном напряжении на выходе 5В на входе можно установить 7В. В этом случае, при том же токе 2А, на транзисторе Т1 будет рассеиваться мощность 4Вт. Это более чем в 4 раза меньше, чем в предыдущем случае.
  2. Схема простого блока питания не имеет эффективной защиты от короткого замыкания в нагрузке и при неблагоприятных ситуациях (большом токе и нагретом Т1) силовой транзистор Т1 может выйти из строя.
  3. Вывод. Данная схема удобна при использовании для токов в нагрузке до 1А. Наиболее рациональным в этом случае является изготовление металлического корпуса для блока питания и использования его в качестве радиатора для транзистора Т1. Главное достоинство – простота, отсутствие дефицитных деталей, а также плавная регулировка напряжения и тока делает схему привлекательной.

Материал статьи продублирован на видео:

Сборка блока питания с регулировкой тока/напряжения своими руками

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

Содержание

Схема ИП с регулировкой тока и напряжения

Сама схема питания — это популярный комплект из таких элементов:

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

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

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

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

Что касается индикаторных дисплеев, они показывают:

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

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

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

Простой регулируемый блок питания 0-30в

Всем давно известно, что без нормального регулируемого блока питания не возможно запустить ни один девайс сделанный своими руками. Ведь блок питания это основа радиолюбительской лаборатории, поэтому в этой статье я расскажу, как сделать простой регулируемый блок питания из доступных деталей всего на двух транзисторах. На этом рисунке изображена простая для изготовления схема регулируемого блока питания.

Схема регулируемого блока питания на транзисторах

Схема регулируемого блока питания на транзисторах

Скачать схему регулируемого блока питания Скачать

Эта схема очень неприхотлива в радиодеталях по этому, собрать её может каждый начинающий радиолюбитель практически из того, что имеется под рукой. Диодный мост Br1 пойдет практически любой с силой тока не менее 3А. Если нет диодного моста, замените его подходящими диодами. Конденсатор С1 можно заменить любым от 1000 мкФ до 10 000 мкФ. Переменный резистор Р1 от 5 до 10 кОм. Транзистор Т1 КТ815, BD137, BD139 транзистор Т2 КТ805, КТ819, TIP41, MJE13009 и многие другие советские и импортные аналоги, подбираются согласно требуемой нагрузке и мощности источника питания.

Диод D1 с силой тока не менее 3А, можно вообще заменить перемычкой, он защищает конденсатор C2 от переполюсовки при подключении к блоку питания аккумулятора. Источником питания для этой схемы может служить любой трансформатор от 12 до 30 вольт. Для своего блока питания я использовал тороидальный трансформатор от музыкального центра с двумя последовательно соединенными обмотками по 13,5В и силой тока 3,5А. После выпрямления напряжения на выходе получилось 30 вольт.

Скачать

Все детали блока питания я, как всегда разместил на печатной плате размером 6,5 на 4,5 см. При установке транзисторов обратите внимание на цоколевку. Например у транзистора КТ819 ножки располагаются так ECB, а у транзистора MJE13009 так BCE, по этому транзисторы лучше всего соединить с платой небольшими кусочками провода и тогда у вас не возникнет проблем с правильной установкой транзисторов на радиаторе.

Печатная плата регулируемого блока питания 0-30В

Печатная плата регулируемого блока питания 0-30В

Скачать печатную плату регулируемого блока питания 0-30В в формате lay Скачать

Два транзистора установите на одном радиаторе без изоляционных прокладок потому, что коллекторы транзисторов на схеме соединяются вместе. Не забудьте места крепления транзисторов смазать термопастой. Диодную сборку желательно закрепить на небольшом радиаторе, она тоже не слабо нагревается. Для контроля выходных характеристик желательно установить универсальный китайский измерительный прибор (УКИП) обозначенный на схеме V/A1.

Регулируемый блок питания 0-30В

Все компоненты блока питания я разместил в стандартном корпусе от компьютерного блока питания. Только из за большого размера тороидального трансформатора от музыкального центра вентилятор пришлось разместить снаружи, но это на технические характеристики блока питания особо не влияет.

Регулируемый блок питания 0-30В

Благодаря мощному 3,5 амперному тороидальному трансформатору этот универсальный регулируемый блок питания я использую для питания различных самоделок и в качестве зарядного устройства для небольших аккумуляторов.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том как работает регулируемый блок питания.

cxema.org — Простой блок питания с регулируемым U и I


Здравствуйте дорогие друзья. В очередной своей статье, решил показать как собирался блок питания с регулировкой напряжения и тока. Схему я увидел в видео у Ака и решил сделать себе такое же устройство. Печатной платы с видео не было, я нарисовал её сам, она будет ниже. Сначала, я просто собрал схему навесным монтажом, но с первого раза она у меня почему то не заработала, наверно перепутал выводы транзисторов ну и собрал еще раз, но теперь она не могла просто не заработать.

Вот схема устройства.


Блок питания с регулируемым выходным напряжением и током, схема


Схема достаточно проста и не нуждается в наладке, все детали можно найти в старом телевизоре. Но я не разбирал телевизор, так как у меня все эти детали были, ну ладно не будем отклоняться от темы. Я нарисовал печатную плату в программе Sprint-Layout_5.0. и перенес её на плату.


Блок питания с регулируемым выходным напряжением и токомБлок питания с регулируемым выходным напряжением и током


Но у меня почему то плохо перенеслось и пришлось дорисовывать перманентным маркером. Далее кинул в раствор для травления.


Блок питания с регулируемым выходным напряжением и токомБлок питания с регулируемым выходным напряжением и током


Когда у меня плата протравилась, я промыл её хорошенько водой, если водой не помыть будет липкая. Просушил её, снял тонер растворителем и вот что получилось.


Блок питания с регулируемым выходным напряжением и токомБлок питания с регулируемым выходным напряжением и током


Самое то что мне не нравиться это сверление дырок в плате. Теперь начинается самое интересное и легкое — это лужение платы.


Блок питания с регулируемым выходным напряжением и токомБлок питания с регулируемым выходным напряжением и током


После лужения нам нужно снять все что осталось от флюса, сделаем это растворителем, просто протрем нашу плату. Теперь берем детали, я заранее их нашел у себя и вставляем в печатную плату согласно схеме.


Блок питания с регулируемым выходным напряжением и токомБлок питания с регулируемым выходным напряжением и током


Вот и все, можете радоваться, схема собрана. Вот печатная плата


Блок питания с регулируемым выходным напряжением и токомБлок питания с регулируемым выходным напряжением и током


Да и еще, на моём снимке нет выходного конденсатора, я его не поставил так как не нашел.


Вот список деталей:

Два транзистора кт818, кт815. Два электролитических конденсатора на 1000мкф (50-60вольт). Три постоянных резистора на 820 ом, 470 ом, 24 к. Два переменных резистора первый от (4,7к-10к)и второй 84к. И еще один диод 1N4007. Об остальном расскажет видео.


Моя почта по вопросам пишите Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.


Печатная платут тут


С вами был DIY Electronic

Простой регулируемый блок питания своими руками

Простой регулируемый блок питания
Когда собираешь какую либо электронную самоделку, то для ее проверки нужен блок питания. На рынке большое разнообразие готовых решений. Красиво оформлены, имеют много функций. Так же много kit-наборов для самостоятельного изготовления. Я уже не говорю про китайцев с их торговыми площадками. Покупал я на Алиэкспресс платы модулей понижающего преобразователя, вот на нем и решил сделать. Напряжение регулируется, тока хватает. Блок в основе имеет модуль из Китая, так же радиодетали которые были у меня в мастерской(давно лежали и ждали своего часа). Регулирует блок от 1.5 вольта и до максимума(все зависит от применяемого выпрямителя до платы регулировки.

Описание компонентов

Есть у меня трансформатор 17.9 Вольт и током 1.7Ампера. Он установлен в корпусе, значит подбирать последний не нужно. Обмотка довольно толстая, думаю и 2 Ампера потянет. Вместо трансформатора можно применить импульсный блок питания ноутбука, но тогда нужен еще и корпус для остальных компонентов.
Простой регулируемый блок питания
Выпрямителем переменного тока, будет диодный мост, можно собрать и из четырех диодов. Сглаживать пульсации будет электролитический конденсатор, у меня 2200 микрофарад и рабочим напряжением 35 вольт. Применил б/у, был в наличии.
Простой регулируемый блок питания
Регулировать выходное напряжение буду китайским модулем. Их на рынке большое разнообразие. Он обеспечивает хорошую стабилизацию и довольно надежен.
Простой регулируемый блок питания
Для комфортной регулировки выходного напряжения буду применять регулировочный резистор на 4.7 кОм. На плате установлен 10 кОм, но у меня какой был, такой и поставлю. Резистор еще начала 90-х. При таком номинале, регулировка обеспечивается плавно. Так же подобрал ручку на него, тоже лохматых годов.
Простой регулируемый блок питания
Индикатором выходного напряжения служит вольтметр из Китая. У него три провода. Два провода питание вольтметра(красный и черный), а третий(синий) измеряющий. Можно соединить красный и синий вместе. Тогда вольтметр будет питаться от выходного напряжения блока, то есть загораться индикация от 4 вольт. Согласитесь не удобно, поэтому я его буду питать отдельно, об этом далее.
Простой регулируемый блок питания
Для питания вольтметра я применю отечественную микросхему стабилизатора напряжения на 12 вольт. Тем самым обеспечу работу индикатора-вольтметра от минимума. Питается вольтметр через красный плюс и черный минус. Измерение осуществляется через черный минус и синий плюс выход блока.
Простой регулируемый блок питания
Клеммы у меня отечественные. Имеют отверстия для штекеров типа «банан» и отверстия под зажим проводов. Похожие можно купить в Китае. Так же подобрал провода с наконечниками.
Простой регулируемый блок питания

Сборка блока питания

Все собирается по простой зарисованной схеме.
Простой регулируемый блок питания
Диодный мост нужно припаять к трансформатору. Я его выгнул для комфортной установки. На выход моста припаял конденсатор. Получилось не выйти за габариты по высоте.
Простой регулируемый блок питания
Кренку питания вольтметра прикрутил к трансформатору. В принципе она не греется, и так она стоит на своем месте и никому не мешает.
Простой регулируемый блок питания
На плате регулятора выпаял резистор и припаял два проводка под выносной резистор. Так же припаял провода под выходные клеммы.
Простой регулируемый блок питания
На корпусе разметив отверстия под все, что будет на передней панели. Вырезал отверстия под вольтметр и одну клемму. Резистор и вторую клемму устанавливаю на стык коробки. При сборке коробки все зафиксируется сжатием обеих половинок.
Простой регулируемый блок питания
Клемма и вольтметр установлены.
Простой регулируемый блок питания
Так получилось установить вторую клемму и регулировочный резистор. Под ключ резистора сделал вырез.
Простой регулируемый блок питания
Вырезаем окно под выключатель. Корпус собираем и закрываем. Осталось только распаять выключатель и регулируемый блок питания готов к применению.
Простой регулируемый блок питания

Испытание блока

Блок питания регулирует напряжение от 1.23 Вольта.
Простой регулируемый блок питания
Максимальное напряжение 19 Вольт.
Простой регулируемый блок питания
Отображает вольтметр довольно точно. 20-30 милливольт не считаю таким уж сильным отклонением.
Простой регулируемый блок питания
Подключил моторчик. Напряжение не проседает.
Данный блок питания прост и не отображает ток нагрузки. Может это и минус, но данный корпус не вместил бы еще амперметра и регулировки тока не предусмотрено. Так что с поставленной задачей я справился.
Простой регулируемый блок питания
Такой вот регулируемый блок питания получился. Данная конструкция простая и доступна для повторения каждому. Детали не являются редкими.
Всем удачи в изготовлении!

Смотрите видео

Блок питания с регулировкой напряжения и тока своими руками

В этой статье вы узнаете как собрать очень полезные блок питания с регулировкой напряжения и тока своими руками. Все этапы сборки блока питания, а так же некоторые технические моменты, представлены в статье. Данный блок питания будет полезен как начинающим радиолюбителям, так и опытным, вы обязательно найдете где применить этот блок питания!

Сборка блока питания

Автор будет использовать блок питания от ноутбука, который выдает напряжение 15В и ток до 8А. Этого будет вполне достаточно.

 

К шнуру блока питания нужно припаять подходящий разъем, с помощью которого будет подсоединять блок питания к понижающий схеме.

 

В качестве понижающего преобразователя был выбран достаточно распространенный модуль, на котором можно изменять как напряжение, так и ток, с помощью вот этих вот 2-ух потенциометров.

 

Однако автор посчитал такие потенциометры не совсем удобными и поэтому решил заменить их на другие, так как скорее всего потребуется очень точная настройка напряжения. Было решено взять многооборотистый потенциометр, чтобы в дальнейшем облегчить себе задачу.

 

Настройку тока же будем производить обычным потенциометром, так как тут не нужна большая точность. Но в принципе, вам решать какие потенциометры использовать. Далее очень важный компонент — это вольтамперметр вместе с дисплеем, на котором будут отображаться значения. Для подключения разного рода нагрузок были выбраны банановые штекеры. 

 

Так же было решено, что брать 5В из порта USB тоже достаточно удобно, потому что таким образом можно запитывать, например, arduino. Поэтому давайте добавим еще один модуль.

 

Ну что ж, с компонентами разобрались, теперь давайте приступим к работе. Корпус будем изготавливать из фанеры толщиной 8 мм.

 

А так как у автора в наличие имеется 3d принтер, то он не смог удержаться и использовал его в этом проекте для печати лицевой панели. 3d принтер также использовался потому, что большинство отверстий передней панели абсолютно нестандартного размера, и найти сверла правильного диаметра почти невозможно, а без конца работать напильником тоже не хочется.

 

Далее следует деревообработка. Тут лучше воспользоваться циркулярной пилой (конечно если она у вас есть), а также можно использовать электролобзик.

Передняя панель печаталась примерно полтора часа. 

 

В итоге большинство отверстий оказались как раз по размеру, но к сожалению расстояние между отверстиями для банановых штекеров оказались не точными и автору пришлось немножко поработать дрелью. Далее необходимо склеить корпус.

 

Ну и пока клей сохнет, давайте посмотрим на схему подключения блока питания:

 

Итак, на вход мы получаем 15 В. Есть выключатель, с помощью которого мы включаем-выключаем схему, и когда он замкнут сразу же запитывается модуль с USB портом. На нем есть понижающий преобразователь, поэтому он запитывается напрямую. Также автор добавил предохранитель. Как только выключатель замыкается, то также запитывается и дисплей с вольтамперметром. Далее главная часть — это основной преобразователь.

 

Тут у нас конечно же 2 потенциометра, минусовой контакт от преобразователя подключается к дисплею как бы в разрыв цепи, и далее идет на минусовой контакт бананового штекера. Таким образом мы можем измерять ток. А плюсовой же контакт от преобразователя идёт напрямую к контакту бананового штекера, и параллельно к нему подсоединяется контакт от вольтамперметра. Таким образом, мы измеряем напряжение. И в общем то, все, согласитесь, очень просто. Сначала выпаиваем родные потенциометры.

 

Ну и теперь просто собираем все по схеме.

 

Итак, все собрано, первый тест.

 

Для первого теста автор решил подключить мотор.

 

Как видим, все очень хорошо заработало. Мы также видим, что вольтамперметр показывает какой ток потребляет мотор.

 

Настройка напряжения тоже отлично работает, но одна из особенностей этого dc-dc преобразователя, это возможность настроить еще и ток. Для этого нам нужно закоротить плюс и минус.

 

После этого мы можем с помощью нижнего потенциометра настроить ток.

 

Это очень полезная функция если мы хотим, например, зарядить аккумуляторы или протестировать мощный светодиод.

 

Ну вот и готов наш блок питания, получилось достаточно симпатично, а главное в деле пригодится обязательно! Спасибо за внимание, делитесь статьёй в соц весях, если понравилось )

Видео самоделки:

 

Простой лабораторный блок питания

Приветствую, Самоделкины!
Лабораторный блок питания один из основных приборов радиолюбительской лаборатории. Сегодня мы соберём и проверим интересную схему. Приведенный в данной статье вариант довольно популярен на просторах всемирной паутины под названием простой и доступный блок питания.


Данной схеме отведена отдельная ветка форума, разработана она человеком под никнеймом «olegrmz».

Схема была неоднократно доработана и в настоящее время существует в общей сложности порядка десятка различных вариаций и модификаций. В качестве примера сделаем самую первую версию от автора. Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «AKA KASYAN».
Пару слов о схеме. По сути это полноценный лабораторный источник питания со стабилизацией как по напряжению, так и по току. Диапазон регулировки выходного напряжения от 0В до 25В, тока практически от 0 до 1,5-2А.

При необходимости выходное напряжение данного блока питания можно сделать до 50В:

А ток хоть 10А. Для этого необходимо добавить силовые транзисторы.

Схема работает полностью в линейном режиме, обеспечивает очень плавную регулировку как по напряжению, так и по току. Пульсации выходного напряжения практически отсутствуют.

Сердцем схемы является сдвоенный операционный усилитель.

В левой части схемы находится стабилизатор напряжения.

Причем, как вы могли заметить стабилизатора напряжения тут целых два.

Возникает вопрос: зачем это нужно и почему нельзя ограничиться одним? Второй стабилизатор на 12В, причем достаточно неплохой, но проблема заключается в том, что на его вход можно подавать напряжение не более 30-35В, а вот первый спокойно переваривает более высокие напряжения, но его выходное напряжение стабильностью не блещет. В данном случае один стабилизатор как бы покрывает недостатки другого. Во время работы они почти не нагреваются, так как питают только операционный усилитель, ток потребление которого невелик.

Операционный усилитель питается от второго стабилизатора напряжения 12В, в оригинальной схеме применена микросхема lm324 в составе которой 4 операционника.


Но так как в схеме у нас задействовано всего два канала, было решено заменить операционный усилитель микросхемой lm358, она содержит в себе как раз 2 независимых операционника.

Интересна данная схема еще тем, что обратная связь по току управляет выходным напряжением.
При работе источника питания как стабилизатор напряжения, первый операционный усилитель работает как компаратор и обеспечивает стабильное выходное напряжение, которое является опорным для второго усилителя, на котором построена регулировка напряжения.
Система ограничения тока классическая.

На неинвертирующий вход первого операционного усилителя через делитель подано опорное напряжение.
Далее при подключении нагрузки падение напряжения, которое будет образовываться на датчике тока, сравнивается с опорным. Исходя из разницы состояния выхода операционного усилителя плавно изменяется.

Принудительным изменением опорного напряжения с помощью переменного резистора, мы фактически заставляем операционный усилитель менять свое выходное напряжение, что в итоге приведет к плавному открыванию или закрыванию силового транзистора и изменению выходного тока источника питания.

Силовой транзистор. В конкретном примере автор использовал 2SD1047.

Он достаточно высоковольтный, ток коллектора составляет 12А.

А рассеиваемая коллектором мощность составляет порядка 100Вт.

Силовой транзистор может быть заменен на любой другой аналогичный с током коллектора от 7А, так же желательно применение транзисторов в корпусе ТО-247 или ТО-3.

Схема работает в линейном режиме, поэтому транзистор необходимо установить на массивный радиатор, возможно понадобится дополнительный обдув. Радиатор, который использует автор, довольно мал, здесь необходим радиатор гораздо больше.

Сигнал с операционного усилителя инвертируется маломощным транзистором и подается на предвыходной ключ, который собственно управляет выходным транзистором.


В схеме имеется 2 переменных резистора. Они необходимы для плавной и точной регулировки выходного напряжения.

Полный оборот резистора точной регулировки позволяет производить регулировку напряжения в пределах примерно от 3В. На изображении ниже указан резистор, который задает предел выходного напряжения.

На печатной плате присутствуют 3 перемычки. Можно было бы обойтись и без них, но при разводке платы автор торопился, в общем могло быть и лучше, но тем не менее плата полностью рабочая. Ее вы можете скачать вместе с общим архивом проекта по этой ссылке.

На плате предусмотрен выпрямитель с электролитом по питанию.

Все силовые компоненты, которые в процессе работы будут нагреваться, расположены рядом. Это необходимо для удобства установки на общий радиатор. Притом необходимо изолировать все компоненты от корпуса радиатора специальными теплопроводящими прокладками и пластиковыми втулками.

Входной выпрямитель с током от 4-5А, но желательно поставить 10-амперный, электролит на 50-63В с емкостью от 2200 мкФ.

Приступим к испытаниям. Начнем с простого — плавность регулировки минимальное выходное напряжение. На вход подается 30В, максимальное выходное напряжение составляет порядка 23В, минимальное напряжение по нулям, регулировка очень плавная, можно выставить хоть 10мВ.

Ток потребления стабилизатора без нагрузки составляет порядка 10-20мА, но это напрямую будет зависеть от выходного напряжения, так как на выходе имеется нагрузочный резистор.



К ограничению тока претензий нет, все работает как надо. Под нагрузкой ток с достаточной плавностью регулируется. Верхний предел составляет порядка 1,5А, нижний – 60мА, но поиграв с соответствующим делителем (см. изображение ниже) можно сделать и меньше.

Теперь минусы данного блока питания. Проблема состоит вот в чем, если попробовать блок на короткое замыкание при минимальном токе, то ограничение тока не происходит и, если трансформатор мощный, то с силовым транзистором можно попрощаться.

Но стоит отметить, что в последующих версиях схема была доработана и эта проблема полностью решена.

А вот при максимальном токе все работает четко, с коротким замыканием блок справляется отлично.

Следующий тест — проверка работы обратной связи, другими словами — стабилизация при резких скачках и перепадах сетевого напряжения. Перепады напряжения будем имитировать другим лабораторным источником питания, который, собственно, и будет питать наш стабилизатор. Выходное напряжение стабилизатора выставлено 12В.

Как видим, тут всё четко, заданное напряжение держится стабильно. Далее проверим стабилизацию по току, выставляем выходной ток в 1А и повторяем тот же тест.

Здесь тоже все хорошо, блок также ведет себя адекватно, выходной ток не меняется.

На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видеоролик автора:

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как узнать, что блок питания вашего компьютера (PSU) выходит из строя

Блоки питания

рано или поздно выходят из строя

Подобно жестким дискам в компьютерах, все блоки питания (или сокращенно блоки питания) в конечном итоге выходят из строя. Как и в случае с жесткими дисками, это не вопрос того, когда и почему. В этой статье вы узнаете, как они терпят неудачу, каковы некоторые из распространенных симптомов и как диагностировать проблему.

Так что же такое блок питания?

Внутри компьютера блок питания — это устройство, которое преобразует переменное электричество (электричество от вашей розетки, обычно 110 В) в постоянный ток для компонентов внутри корпуса.Если смотреть со стороны, это трехконтактная вилка, которая подключается к вашей розетке. Ноутбуки практически одинаковы, за исключением того, что они внешние: блок и шнур, который крепится к задней панели и вставляется в стену.

Каждый блок питания отличается. Некоторые (обычно для ноутбуков) могут иметь низкую выходную мощность 65 Вт, в то время как другие могут выдавать 1000 Вт или более. Некоторые могут иметь только 10 ампер, в то время как другие выдают 65 ампер.

Когда блок питания больше не обеспечивает электропитание, необходимое для вашего компьютера, все начинает становиться непонятным: признаки см. Ниже.

Симптомы сбоя блока питания

Чаще всего вы просто не получаете никаких предупреждений о том, что блок питания у вас выйдет. Однако иногда он может выполнить одно (или несколько) из следующих действий, прежде чем пнуть ведро:

  • Из задней части корпуса компьютера, где расположен шнур, могут издавать странные шумы.
  • Когда компьютер включен, ничего не происходит. Иногда это может совпадать с мигающей лампой на передней панели компьютера или индикатором на задней панели блока питания (если имеется).
  • Компьютер включается на пару секунд, а затем снова выключается. Хотя это может быть проблемой с источником питания, это также может указывать на сбои материнской платы.
  • Компьютер включен некоторое время, но, возможно, когда вы играете в игру или используете другое приложение, он просто случайно отключается без предупреждения. Также может отображаться синий экран смерти.

Когда речь идет об играх, нужно понимать, что видеокарты в наши дни требуют много энергии и ампер для правильной работы.При покупке блока питания убедитесь, что у вас есть мощность и усилители, необходимые для оборудования вашего компьютера, особенно для видеокарт.

Итак, почему блоки питания выходят из строя?

Блоки питания просто выходят из строя. Неудачи могут быть спровоцированы тем, что вы сделали, но иногда устройство просто сдается. Ниже приведен список общих факторов, которые отправляют юнит в могилу.

  • Возраст: Срок действия большинства гарантий составляет 5-10 лет, но это не гарантия. Его жизнь также зависит от того, как часто вы используете компьютер.
  • Электрические помехи (молнии, скачки напряжения и т. Д.).
  • Грязь / инородное вещество (сигаретный дым, домашняя пыль и т. Д.).
  • Отключения: Преднамеренные или непреднамеренные падения напряжения. Эти сокращения нагрузки иногда используются в чрезвычайных ситуациях, например, во время жары, когда все используют свои кондиционеры.
  • Перегрев и / или отказы вентиляции.

Наиболее распространенные причины перегрева и молнии.Однако, если вы курите сигарету или компьютер находится в пыльной среде, будьте уверены, что вы будете заменять свой блок питания раньше, чем позже.

Можно ли что-нибудь сделать, чтобы продлить жизнь БП?

Да, есть несколько вещей, которые помогут вам максимально использовать возможности блока питания. Вы должны быть в состоянии продлить срок его службы за пределы гарантии производителя. Просто помните, что это не будет длиться вечно.

  • Убедитесь, что вы не увеличиваете мощность при установке дополнительного оборудования.Блок питания должен превышать требования вашей системы минимум на 20%.
  • Не стоит покупать дешево. Хороший будет стоить немного дороже, но пройдёт долгий путь.
  • Держите его как можно беспыльным.
  • Держите его вместе с остальной частью компьютера под 80 градусами.

В некоторых случаях поддержание качества воздуха в чистоте может быть затруднено, поэтому было бы полезно получить воздушный фильтр. Иногда очистка системы также продлит срок ее службы.Компьютер должен дышать, иначе он перегреется и умрет.

True Story

Я был в доме клиента, чтобы взглянуть на ее компьютер. Она сказала, что это не начнется. Я уже предполагал, что БП был плохим, но я не ожидал найти еще больше, когда приехал. Оказалось, что блок питания отключил все компоненты компьютера, кроме одного привода DVD-ROM в верхней части корпуса. Ни на одном из компонентов (материнской плате, процессоре, жестком диске и т. Д.) Не было признаков скачка напряжения, таких как сгоревшие микросхемы или даже запах их сгорания.

В конце концов, единственными другими устройствами, которые подключались к компьютеру с работающим блоком питания, были вентиляторы системного блока. Меня не было там, когда подорвался источник питания, но я должен был представить, что он испускает какой-то электромагнитный импульс через всю систему.

Это был странный случай и обоснованное предположение о том, что произошло; однако другого объяснения нет. Жесткий диск даже не вращается. Выжили только устройства, которые производят естественный электромагнитный ток (вентиляторы) и привод DVD (который был выше, чем блок питания).

Урок, который нужно выучить: создайте резервную копию ваших данных!

,БАЗЫ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

— Волновая электроника

Теория нерегулируемого источника питания

Поскольку нерегулируемые источники питания не имеют встроенных регуляторов напряжения, они, как правило, предназначены для выработки определенного напряжения при определенном максимальном токе выходной нагрузки. Обычно это настенные зарядные устройства, которые превращают переменный ток в небольшую струйку постоянного тока и часто используются для питания устройств, таких как бытовая электроника. Они являются наиболее распространенными адаптерами питания и называются «бородавками».

Выходное напряжение постоянного тока зависит от внутреннего понижающего трансформатора и должно быть максимально близко согласовано с током, требуемым нагрузкой. Обычно выходное напряжение уменьшается по мере увеличения тока на нагрузке.

При использовании нерегулируемого источника постоянного тока выходное напряжение зависит от размера нагрузки. Обычно он состоит из выпрямителя и конденсатора сглаживания, но не регулирует постоянное напряжение. Он может иметь цепи безопасности и лучше всего подходит для применений, не требующих точности.

Рисунок 4: Блок-схема — нерегулируемый линейный источник питания

Преимущества нерегулируемых источников питания в том, что они долговечны и могут быть недорогими. Однако их лучше всего использовать, когда точность не требуется. Они имеют остаточную пульсацию, подобную показанной на рисунке 3.

ПРИМЕЧАНИЕ. Компания Wavelength не рекомендует использовать нерегулируемые источники питания с любым из наших продуктов.

Теория регулируемого источника питания

Регулируемый источник постоянного тока — это, по сути, нерегулируемый источник питания с добавлением регулятора напряжения.Это позволяет напряжению оставаться стабильным независимо от величины тока, потребляемого нагрузкой, при условии, что предопределенные пределы не превышены.

Рисунок 5: Блок-схема — Регулируемая поставка

В регулируемых источниках питания схема постоянно отбирает часть выходного напряжения и регулирует систему, чтобы поддерживать выходное напряжение на требуемом значении. Во многих случаях дополнительные схемы включены для обеспечения ограничения тока или напряжения, фильтрации шума и регулировки выхода.

линейный, коммутируемый или на батарейках?

Существует три подгруппы регулируемых источников питания: линейные, коммутируемые и на батарейках. Из трех базовых конструкций регулируемого источника питания линейная является наименее сложной системой, но у коммутируемой и аккумуляторной батареи есть свои преимущества.

Линейный источник питания
Линейный источник питания используется, когда точное регулирование и устранение шума являются наиболее важными. Хотя они не являются самым эффективным источником питания, они обеспечивают наилучшую производительность.Название происходит от того факта, что они не используют переключатель для регулирования выходного напряжения.

Линейные источники питания

были доступны в течение многих лет, и их использование широко распространено и надежно. Они также относительно бесшумны и коммерчески доступны. Недостаток линейных источников питания состоит в том, что они требуют более крупных компонентов, следовательно, имеют больший размер и рассеивают больше тепла, чем коммутируемые источники питания. По сравнению с коммутируемыми источниками питания и батареями они также менее эффективны, иногда демонстрируя эффективность только 50%.

Импульсный источник питания
Импульсные источники питания (SMPS) сложнее построить, но они обладают большей универсальностью по полярности и при правильной конструкции могут иметь КПД 80% и более. Хотя у них больше компонентов, они меньше и дешевле, чем линейные источники питания.

Рисунок 6: Блок-схема — регулируемый импульсный источник питания

Одним из преимуществ коммутируемого режима является то, что потери на коммутаторе меньше.Поскольку SMPS работают на более высоких частотах, они могут излучать шум и мешать работе других цепей. Должны быть приняты меры по подавлению помех, такие как экранирование и следование протоколам компоновки.

Преимущества коммутируемого источника питания в том, что он обычно небольшой и легкий, имеет широкий диапазон входного напряжения и более широкий диапазон выходного напряжения и намного более эффективен, чем линейный источник питания. Однако SMPS имеет сложную схему, может загрязнять сеть переменного тока, шумит и работает на высоких частотах, требующих уменьшения помех.

Батарейное питание
Батарейное питание — это третий тип блока питания, который по сути является накопителем энергии. Несмотря на то, что у батарейного питания есть несколько преимуществ, таких как отсутствие необходимости полагаться на близлежащий источник питания и отсутствие помех, мешающих работе электроники, в большинстве приложений, использующих лазерные диоды, батареи являются наименее эффективным методом питания оборудования. Большинству батарей сложно подобрать правильное напряжение к нагрузке. Использование аккумулятора, который может превышать внутреннее рассеивание мощности драйвера или контроллера, может повредить ваше устройство.

Выбор источника питания
  • При выборе источника питания необходимо учитывать несколько требований.
  • Требования к питанию нагрузки или цепи, в том числе
  • Функции безопасности, такие как ограничения напряжения и тока для защиты нагрузки.
  • Физические размеры и эффективность.
  • Шумоустойчивость системы.

,

Зарядка аккумуляторов с помощью источника питания — Battery University

Узнайте, как заряжать аккумулятор без специального зарядного устройства.

Батареи можно заряжать вручную с помощью источника питания с настраиваемым пользователем ограничением напряжения и тока. Я подчеркиваю руководство , потому что зарядка нуждается в ноу-хау и никогда не может быть оставлен без присмотра; прекращение заряда не автоматизировано. Из-за трудностей с обнаружением полного заряда с помощью никелевых батарей я рекомендую заряжать только свинцовые и литиевые батареи вручную.

Свинцово-кислотный

Перед подключением аккумулятора рассчитайте зарядное напряжение в соответствии с количеством последовательно соединенных элементов, а затем установите желаемое ограничение напряжения и тока. Чтобы зарядить 12-вольтовую свинцово-кислотную батарею (шесть элементов) до предела напряжения 2,40 В, установите напряжение 14,4 В (6 x 2,40). Выберите зарядный ток в соответствии с размером батареи. Для свинцовой кислоты это составляет от 10 до 30 процентов от номинальной емкости. Аккумулятор 10Ач при 30 процентах заряда около 3А; процент может быть ниже.Батарея стартера 80Ah может заряжаться от 8А. (Уровень заряда 10 процентов равен 0,1C.)

Следите за температурой, напряжением и током батареи во время зарядки. Заряжайте только при температуре окружающей среды в хорошо проветриваемом помещении. Как только батарея полностью зарядится и ток упадет до 3 процентов от номинального Ач, заряд завершится. Отключите заряд. Также отключите заряд через 16–24 часа, если ток достиг дна и не может понизиться; высокий уровень саморазряда (мягкое короткое замыкание) может помешать батарее достичь низкого уровня насыщения.Если вам нужен плавучий заряд для готовности к работе, снизьте зарядное напряжение примерно до 2,25 В / элемент.

Вы также можете использовать источник питания для выравнивания свинцово-кислотной батареи, установив зарядное напряжение на 10 процентов выше, чем рекомендуется. Время перезарядки является критическим и должно тщательно соблюдаться. (См. BU-404: Что такое выравнивающий заряд.)

Источник питания также может реверсировать сульфатирование. Установите зарядное напряжение выше рекомендуемого уровня, установите ограничение тока на минимальное практическое значение и соблюдайте напряжение аккумулятора.Поначалу полностью сульфатированная свинцовая кислота может потреблять очень мало тока, и когда сульфатирующий слой растворяется, ток будет постепенно увеличиваться. Повышение температуры и размещение батареи на ультразвуковом вибраторе также могут помочь в этом процессе. Если аккумулятор не принимает заряд через 24 часа, восстановление маловероятно. (См. BU-804b: Сульфатирование и как его предотвратить.)

Литий-ионный

Литий-ионная зарядка аналогична свинцовой кислоте, и вы также можете использовать источник питания, но соблюдайте особую осторожность.Проверьте полное напряжение зарядки, которое обычно составляет 4,20 В / элемент, и установите пороговое значение соответствующим образом. Убедитесь, что ни одна из ячеек, подключенных последовательно, не превышает это напряжение. (Защитная схема в коммерческой упаковке делает это.) Полная зарядка достигается, когда элемент (ы) достигает 4,20 В / напряжение элемента, и ток падает до 3 процентов от номинального тока, или достиг дна и не может продолжаться дальше. После полной зарядки отсоедините аккумулятор. Никогда не позволяйте ячейке оставаться при 4,20 В дольше, чем на несколько часов.(См.

.

Модификация китайского блока питания для обеспечения переменного напряжения

Конечный результат: Максимальный выходной ток 33А, настраивается от 4,8 В до 15 В

7,5 В наличие питания

После того, как эта страница была размещена на Hackaday, комментатор указал, что 7,5 В — это стандартное напряжение питания! Я никогда не знал этого, поэтому искал только источники питания 5 В, 12 В, 24 В. Конечно же, есть много 7.5В поставляет вокруг — например, TRC Electronics. Кроме того, большинство из них будет иметь регулировку ± 5%, поэтому для исходного применения, для которого требовалось 7,4 В, я мог бы просто использовать вместо этого готовый источник питания.

Важное примечание

Почти все источники питания китайского производства такого типа, с которыми я сталкивался, имели очень плохой теплоотвод от различных силовых полупроводниковых приборов — транзисторов, диодов и т. Д. Для обеспечения хорошего теплового контакта с металлическим корпусом уделяется мало внимания, поэтому я всегда раздеваюсь Отключите подачу, проверьте крепление радиаторов и нанесите дополнительную термопасту.

Кроме того, некоторые треки в этом источнике имеют недостаточную утечку / пропускную способность — подробности см. В красном разделе ниже по странице.

Введение

В настоящее время я работаю над продуктом, в котором используется бесщеточный двигатель размером 2430 «хобби» и электронный регулятор скорости вращения 25А (ESC). При «предполагаемом» использовании контроллер работает от двух литий-ионных аккумуляторов с общим напряжением около 7,4 В, но вместо этого я хочу использовать его от сетевого источника питания. Тем не менее, нет готовых поставок с таким выходным напряжением.

К счастью, нет недостатка в недорогих китайских расходных материалах со стандартным выходом 5,12,24 В и т. Д. Большинство (все?) Из них способны слегка регулировать выходное напряжение, примерно на ± 10%. Я считал, что должна быть возможность изменить такой источник питания, чтобы обеспечить полностью регулируемое выходное напряжение, которое можно установить на желаемое значение 7,4 В. Это ни в коем случае не новая идея — многие люди модифицировали расходные материалы (общий мод заключается в увеличении мощности до 13,8 В для радиолюбителей), но я не видел хорошего анализа этих расходных материалов, поэтому хороший повод сделать детективную работу и выяснить, что заставляет их тикать.

Поставка

Схема нумерации моделей для этих источников питания выглядит как S-AAA-BB, где AAA — номинальная мощность в ваттах, а BB — выходное напряжение. Для этого приложения я использовал источник питания S-400-12 (400 Вт, 12 В, 33 А). Вот оно:

Вот копия оригинального списка EBay. Это было очень дешево — на самом деле меньше, чем некоторые из доступных 360W поставок! Из-за относительно высокой номинальной мощности у него есть охлаждающий вентилятор, который включается, когда температура источника питания (измеренная с помощью теплового переключателя, размещенного внутри индуктора выходного фильтра) поднимается выше определенной точки.

Реверс-инжиниринг PCB

Первое задание — вывести основную печатную плату, отсканировать / сфотографировать, отследить и нарисовать схему. Моя процедура была примерно следующей (вся обработка выполнялась в Photoshop):

  1. Отсканируйте нижнюю часть (дорожки) и вставьте ее в Photoshop.
  2. На новом слое сделайте белые точки над каждым из пэдов / переходов / отверстий. Это поможет как для выравнивания вещей позже, так и для создания хорошего изображения.
  3. Сфотографируйте верхнюю сторону (компоненты).Я сфотографировал плату за четыре четверти и собрал их в Photoshop, чтобы попытаться получить «плоский» вид платы. Белые точки, сделанные на шаге 2, являются огромной помощью для выравнивания четырех изображений.
  4. Используя инструменты траектории, обведите каждую нижнюю дорожку.
  5. Используйте пути в качестве областей выбора для заполнения дорожек в отдельном слое — используйте цвета для определения основных дорожек, таких как заземление постоянного тока, выход постоянного тока, положительное и отрицательное ВН и т. Д.
  6. Просмотрите каждый компонент и отследите, посмотрите, к чему он подключен, и начните заполнять все это в схеме.После того, как вы закончите с каждым компонентом или дорожкой, сотрите его в фотошопе (или просто нарисуйте над ним в отдельном слое с белым), чтобы вы могли сосредоточиться на том, что еще не было отслежено.
  7. Используйте много догадок и мастерства, чтобы выложить хорошую схему!

Вот изображения с высоким разрешением PCB:

Важное замечание о пути утечки / зазоре: Считыватель с орлиными глазами (RW) указал, что недостаточно утечки / зазора между несколькими дорожками на печатной плате.Рассматриваемые дорожки — [катод ZD2 / коллектор Q3 / TR1] и [верхние концы R5 / R6 / R7]. Местоположение и возможное решение выделены на изображении ниже (дорожки просматриваются сверху, просматривая «печатную плату»). Это просто справа от L-образного слота под TR1.

Расстояние между гусеницами составляет всего около 1,5 мм, что намного меньше, чем безопасное значение (см. Эти таблицы расстояний утечки / зазора). Как показано, простое решение было бы удалить часть дорожки и подключить ее с помощью перемычки.В идеале слот также должен быть расширен, но для этого может не хватить места.

В заключение, всегда стоит проверять наличие проблем утечки / очистки в запасе и пытаться исправить их, если вы цените свою безопасность!

И, что вы все ждали, полная схема (нажмите на изображение, чтобы перейти к PDF). Схема орла также доступна здесь.

Я также удалил два трансформатора и измерил их свойства (индуктивность, фазирование, отношения, сопротивление) — щелкните ниже для PDF:

Это довольно стандартный вид питания — топология полумоста, с одним чипом контроллера TL494, на котором все работает.Изоляция обеспечивается базовым приводным трансформатором, поэтому нет необходимости в обратной связи оптопары.

Я рассмотрю каждый основной раздел схемы и попытаюсь описать его работу. Некоторые разделы соответствуют пунктирным рамкам на принципиальной схеме, другие нет!

Входной фильтр и питание высокого напряжения

Это довольно стандартная схема болота. Предохранитель, синфазный дроссель, конденсаторы фильтра для блокировки / поглощения любых ВЧ помех, двухполупериодный мостовой выпрямитель и две сглаживающие крышкиОбратите внимание, что C2 и C3 соединены последовательно, поэтому средняя точка может использоваться как напряжение при половине напряжения питания. Один конец первичной обмотки трансформатора идет сюда, а другой конец переключается между 0 В и полным напряжением питания, поэтому первичная обмотка видит ± и половину полного напряжения питания.

SW1 — это переключатель для выбора режима работы 110 В / 230 В. В режиме 230 В переключатель разомкнут, а напряжение на C2 + C3 является пиковым входным напряжением переменного тока. Для работы 110 В переключатель замкнут, а мост + два конденсатора действуют как удвоитель напряжения, поэтому общее напряжение на C2 + C3 теперь составляет , что вдвое превышает пикового входного напряжения переменного тока.

Мостовые транзисторы + базовый привод + главный трансформатор

(TR1 — основной приводной трансформатор, я также иногда называю его «затвором». TR2 — главный трансформатор.)

Два мостовых транзистора (Q4 и Q1) переключают один конец первичной обмотки трансформатора между 0 В и полным напряжением питания постоянного тока. Здесь происходит очень хитрая хитрость, которую я едва понимаю. Во-первых, дополнительные резисторы, такие как R14, R13, R8, R4, слегка смещают главные транзисторы во время запуска (имейте в виду, что вспомогательный источник питания не доступен во время запуска, поэтому TL494 не работает).Один транзистор включится немного быстрее, чем другой. Если вы присмотритесь, обратите внимание, что нижний конец первичной обмотки главного трансформатора не подключен непосредственно к средней точке двух транзисторов — скорее, он проходит через обмотку на основном приводном трансформаторе. Когда ток начинает течь в первичной обмотке основного трансформатора, он индуцирует ток в обмотках базового трансформатора, одна из которых поможет уже включенному транзистору, полностью включив его. Благодаря некоторой уловке резонанса и насыщения (вероятно, с участием C10, последовательно с первичной обмоткой трансформатора), весь этот процесс повторяется для другого транзистора, и весь мост автоколебается.Это обеспечит достаточную мощность для включения вспомогательного питания (оно достигает примерно 10 В, но это может варьироваться) и запускает работу TL494, после чего он вступает во владение и управляет переключением мостовых транзисторов.

Еще одна чрезвычайно приятная особенность этой конфигурации, в дополнение к возможности самозапуска, заключается в том, что TL494 не должен подавать полный ток возбуждения базы на мостовые транзисторы — ток возбуждения базы фактически исходит от первичного тока, соединенного через базовый приводной трансформатор.Управляющие транзисторы на первичной обмотке базового трансформатора просто управляют тем, какой из главных транзисторов удерживается первичным током.

Все это — чрезвычайно свободное и неполное объяснение. К счастью, есть фантастическая страница, которая точно описывает, как выполняет работу — у Манфреда Морнхинвега есть страница о создании источника питания 13,8 В 40 А, и в его конструкции используется почти точно такая же схема (точнее, в китайском источнике используется та же схема, что и в он, так как его один, вероятно, пришел первым!).

К счастью (2), понимание фактической работы этой части не является существенным для понимания остальной части поставки, поэтому я бы не стал сильно беспокоиться об этом. Это просто работает ™.

Выпрямление и сглаживание выхода

Для основного выхода постоянного тока имеется вторичная цепь с центральным отводом и парой мощных диодов Шоттки, выполняющих выпрямление. Несколько сглаживающих колпачков, индикаторный светодиод и большой фильтр-индуктор (L1).

J1, J4, J7 — проволочные перемычки с низким сопротивлением, которые используются в качестве токоизмерительного резистора.Поскольку печатная плата спроектирована с учетом различных конфигураций источника питания (напряжения и выходных токов), существуют положения для шести перемычек — изменяя количество перемычек, можно изменить уровень ограничения тока в соответствии с различными источниками питания.

Вероятно, может быть немного больше способов сглаживания конденсаторов на выходе, но пульсация не так уж и плоха. Обратите внимание, что максимальный уровень напряжения составляет всего 16 В, что довольно близко к максимальному установленному напряжению этого источника, равному почти 15 В. Выбор конденсаторов на 25 В, вероятно, будет лучше.

Вспомогательные принадлежности и вентиляторы

Оба они получены из вспомогательной обмотки с центральным отводом на главном трансформаторе. Питание вентилятора переключается с помощью теплового выключателя для питания вентилятора при перегреве. Вспомогательный источник обеспечивает питание (Vcc) для TL494.

Обратная связь / регулирование / ограничение тока

Делитель измерения напряжения (пунктирная рамка в крайнем левом углу схемы) дает диапазон регулировки около 10-15 В со значениями компонентов по умолчанию.Выход делителя (верхняя часть C28) подключен к неинвертирующему входу (вывод 1) операционного усилителя № 1 в TL494. Инвертирующий вход (контакт 2) переходит к ссылке фиксированной 2.5V (половина Vref). TL494 регулирует свой выходной коэффициент заполнения, чтобы выходной сигнал делителя был равен 2,5 В. Компоненты, обозначенные как «компенсация контура напряжения», выполнены вуду и имеют эффект уменьшения усиления обратной связи на более высоких частотах. Я только смутно понимаю петлевую компенсацию, но идея состоит в том, чтобы попытаться предотвратить колебания или нестабильность питания (например,грамм. когда у вас есть скачкообразный скачок в нагрузке, вы хотите, чтобы источник работал плавно и не колебался некоторое время). Конденсаторы C31 и C28 в делителе напряжения также выполняют контурную компенсацию.

Операционный усилитель № 2 TL494 используется для ограничения тока. Неинвертирующий вход (контакт 16) заземляется через R24. Инвертирующий вход (вывод 15) связан с Vref (5 В) с помощью R21, а с текущим чувствительным шунтом (параллельная комбинация J1, J4, J7) с помощью R35. Как это работает — если ток не течет по выходу, у токового шунта нет напряжения на нем, поэтому напряжение, появляющееся на выводе 15 TL494, будет (750 / (750 + 68k)) * 5 = 55 мВ.По мере увеличения тока ток, чувствительный шунт, будет тянуть конец R35 все более и более отрицательным, пока, когда напряжение от шунта не достигнет -55 мВ, вывод 15 не достигнет 0 В, и выход операционного усилителя № 2 не сработает, что снизит нагрузку на ШИМ на вывод. Это происходит с выходным током 55 мВ / (3,9 мР / 3) = 42 А — немного выше, чем заявленный предел 33 А, но я, вероятно, не в своем измерении текущих сопротивлений шунта. Несколько компоновок (C29 + R36) также используются для компенсации контура ограничения тока.

Мягкий старт

Контакт 4 TL494 называется управляющим входом мертвого времени и может использоваться для реализации функции плавного пуска. C24 изначально разряжен, поэтому при подаче питания вывод DTC удерживается на высоком уровне. Это тормозит вывод. Когда C24 постепенно заряжается (через R19), на контакте 4 падает напряжение, что медленно уменьшает время простоя, приводя выход к его рабочему уровню. Контакт 4 устанавливается на уровне около 0,4 В.

Защита от короткого замыкания

Сначала эта часть схемы поставила меня в тупик — я не мог понять, что он должен был делать! Это очень умная защита от короткого замыкания.

Предположим, что источник питания работает нормально с выходом 12 В. База Q5 питается делителем от выходного напряжения постоянного тока. Поскольку разделенное напряжение, создаваемое R38 + R31 (которое должно составлять около 2,2 В), значительно выше падения базового эмиттера Q5 (0,7 В), транзистор удерживается, что приводит к снижению напряжения на С30. Учитывая прямое падение D13, это не повлияет на напряжение на входе DTC. Итак, при нормальной работе эта схема ничего не делает.

Предположим, что выход внезапно замкнут.V + падает до нуля (или очень близко), что приводит к выключению Q5. C30 теперь будет заряжаться через R33 и ZD3 от вспомогательного источника. (Я не уверен насчет цели ZD3). Как только он достигнет напряжения, достаточного для проведения D13, он подтянет вход DTC и заставит TL494 отключиться.

Если выходное замыкание теперь устранено, выход останется отключенным — Q5 останется выключенным, поэтому зарядится C30, удерживая вывод DTC на высоком уровне. Вы можете задаться вопросом, как все еще доступен вспомогательный источник питания, когда TL494 выключен — помните поведение при запуске, когда мостовые транзисторы автоколебались? Питание снова переходит в этот режим, чего достаточно для обеспечения вспомогательного питания около 10 В.

Единственный способ восстановить питание — это отключить весь источник питания, подождать и снова включить питание. Теперь возникает вопрос: почему защита от короткого замыкания не срабатывает при включении питания? Краткий ответ — благодаря схеме плавного пуска вывод DTC занимает достаточно много времени для того, чтобы понизиться, чтобы выходное напряжение накопилось достаточно для поддержания проводимости Q5 (следите за обновлениями для некоторых графиков этого события).

Вот некоторые формы сигналов, когда выходной сигнал закорочен во время нормальной работы. Перед замыканием Vcc составляет около 20 В, выход (V +) составляет 12 В, DTC составляет около 0.4 В, а у коллектора Q5 около 0 В — он поддерживается высоким выходным напряжением. Когда выход закорочен, V + падает до нуля. Q5 выключается, и C30 начинает заряжаться, поэтому напряжение коллектора Q5 начинает расти, что, в свою очередь, вызывает повышение напряжения DTC. Когда он поднимается, TL494 начинает отключаться (время простоя увеличивается), пока, наконец, чип полностью не отключится, а DTC достигнет чуть ниже 3В. VCC падает примерно до 10 В, поскольку мост теперь работает в режиме самовозбуждения, поскольку он не получает никаких сигналов привода от TL494.

Далее, вот формы сигнала при запуске с нормальной нагрузкой на выходе (то есть , а не закорочены). При запуске инвертор переходит в режим самовозбуждения, и напряжение VCC сразу достигает 10-15 В или около того. Диагностический код неисправности сразу же поднимается высоко, потому что C24 первоначально разряжается, а затем начинает медленно падать, когда он заряжается через R19. Поскольку выходное напряжение изначально равно нулю, C30 (на коллекторе Q5) начинает заряжаться через R33. Однако, как только выходное напряжение возрастает примерно до 3 или 4 В (опять же, благодаря самовозбуждению), включается Q5, разряжая C30.После этого, когда код неисправности падает до подходящего уровня, начинается нормальная работа. Обратите внимание, что во время нормального запуска напряжение коллектора Q5 никогда не достигает кода неисправности плюс одно падение диода (D13), поэтому схема защиты от короткого замыкания никогда не может влиять на уровень кода неисправности во время нормальной работы запуска.

Наконец, вот поведение, когда питание начинается с замкнутого выхода. Выходное напряжение пытается увеличиться, но не может (так как оно замкнуто). Q5 постоянно отключен, поэтому C30 может заряжаться.Как только он достигает достаточного напряжения (DTC + падение на один диод), он удерживает вывод DTC на высоком уровне, предотвращая дальнейшую работу до тех пор, пока питание не будет отключено.

Когда мы здесь, важное примечание относительно защиты от короткого замыкания. Несмотря на то, что я привел примеры его срабатывания при прямом коротком замыкании на выходе, он на самом деле будет работать всякий раз, когда выходное напряжение недостаточно для поддержания Q5 — это происходит ниже примерно 4В. Это означает, что при изменении источника питания для получения переменного выходного напряжения невозможно снизить выходную мощность до уровня ниже 4 В, так как защита от короткого замыкания сработает.Чтобы включить выход ниже 4 В, вам нужно отключить защиту от короткого замыкания — проще всего удалить D13. Однако затем вы сталкиваетесь с другой проблемой — напряжение на выводе 2 TL494 поддерживается на уровне 2,5 В делителем R30 + R34, и поэтому невозможно отрегулировать выход ниже 2,5 В. Если, конечно, вы не изменили значения резисторов делителя для получения другого (более низкого) опорного напряжения на выводе 2, но это становится все более и более вовлечены.

Итак — о модификациях!

Проектирование нового делителя обратной связи

Вот новый разделитель обратной связи, который я приготовил — он заменяет содержимое пунктирной рамки, обозначенной «Чувство напряжения», на схеме вверх по странице.

[Примечание: для двух последовательных резисторов по 1 кОм нет никакой земной причины — у меня просто не было в наличии резисторов по 2 кОм!]

Есть одно важное различие между этим и оригинальным делителем. Оригинал имел очень нелинейную регулировку, потому что VR1 просто использовался в качестве переменного резистора между выводом обратной связи и землей. Новый делитель имеет линейную регулировку , благодаря конфигурации заземленного стеклоочистителя. При показанных значениях регулировка составляет около 4.8-15V; обратите внимание, что я сознательно избегал слишком низкого уровня, чтобы предотвратить срабатывание защиты от короткого замыкания (см. ранее). Более подробную информацию о преимуществах конфигурации обратной связи с заземленным стеклоочистителем см. На этой странице.

Что с конденсаторами? Помните, что в оригинальном делителе было несколько конденсаторов для обеспечения петлевой компенсации. Теперь я действительно не знаю, что я делаю в отношении компенсации контура, но я рассчитывал, что было бы лучше попытаться и получить характеристику усиления / фазы нового делителя как можно ближе к такому из старого, чтобы уменьшить вероятность любой нестабильности.Я определил правильные значения компонентов методом проб и ошибок в LTSpice. Вот графики зависимости усиления / фазы от частоты для старых и новых сетей обратной связи во всем диапазоне регулировки — обратите внимание, что, хотя диапазон значений шире для нового делителя (благодаря расширенному диапазону регулировки), различные угловые частоты о том же самом. Усиление в диапазоне 100 Гц-10 кГц происходит из-за того, что C1 + R39 подключает больше выходного напряжения к выводу обратной связи, а падение на высоких частотах происходит из-за уменьшения полного сопротивления C26.

Модификации оборудования

Сначала удалите некоторые оригинальные компоненты с печатной платы. Снимите C31, R32, R40 и VR1. Вот просмотр до и после:

Мы будем использовать некоторые из существующих треков и площадок, чтобы соединить компоненты для нового делителя обратной связи. Следите за правильной ориентацией потенциометра 10 кОм. Вот макет (если смотреть сверху, просматривая «сквозь» печатную плату):

И это, как говорится, это так! Новый делитель обратной связи — единственная модификация, необходимая для расширения диапазона регулировки — я измерил диапазон 4.От 8 до 15 В, но может незначительно отличаться в зависимости от допусков компонентов. Даже при самом низком выходном напряжении 4,8 В не было никаких признаков срабатывания защиты от короткого замыкания.

В дополнение к модификациям делителя напряжения, я также решил добавить небольшой цифровой модуль вольтметра для отображения текущего выходного напряжения. Некоторое время назад я купил несколько измерительных модулей и пока не нашел их применения.

Ищите AliExpress на TK0600 вольтметр 0-30В или EBay на Новый 1шт цифровой вольтметр DC 0-30В Полезный светодиодный индикатор панели Красный .Это наиболее вероятные поисковые термины для получения результатов, но вам может потребоваться немного воображения для поиска других терминов. Эти конкретные модули используют отдельные соединения для источника питания и сенсора, поэтому могут измерять вплоть до 0В. Другие модули фактически работают от измеренного напряжения, поэтому они ограничены в том, насколько низкими они могут быть измерены. Это аккуратные маленькие модули — 3 цифры, автоматическая десятичная точка, диапазон 0-30 В и встроенный микроконтроллер STM800S3F3. Есть даже несколько выводов ввода / вывода, разбитых на заголовок, так что, несомненно, его можно перепрограммировать.Вот пара людей, которые проанализировали схему:

Источник питания для модуля вольтметра получен от пары дополнительных диодов + конденсатор емкостью 100 мкФ + индуктивность фильтра серии 220 мкГн, прикрепленных к анодам D11 и D12 (см. Фото ниже). Это обеспечивает около 20 В для модуля. Согласно публикации EEVBlog, модуль использует регулятор напряжения Holtek 7130, который имеет максимальное входное напряжение 24 В, так что это находится в допустимых пределах. Я не использовал существующий вспомогательный источник питания, потому что обнаружил, что он работает несколько нестабильно, когда источник питания работает в режиме низкой нагрузки / «самовозбуждение».Сенсорное соединение модуля вольтметра подключается к одной из различных больших перемычек проводов, которые используются на выходной стороне для повышения возможности обработки тока на печатной плате.

Я установил потенциометр регулировки и модуль вольтметра на корпусе источника питания, чуть выше выходных клемм. Немного сжато, но места было достаточно, чтобы поместиться в них. Я также добавил кусок красного фильтровального пластика перед модулем, чтобы сделать дисплей немного более четким, чтобы видеть.

Производительность

Блок питания теперь настраивается от 4.8 В до 15 В и, кажется, хорошо работает во всем диапазоне. Установленный на 7,4 В, он счастливо запускает бесщеточный мотор; на максимальной скорости наблюдается небольшое падение напряжения, но этого и следовало ожидать. Я использую «серво-тестер» для подачи регулируемого сигнала ШИМ на ESC.

Устанавливается на 7,4 В для использования с бесщеточным двигателем Подключен к 25А ESC и размер 2430 бесщеточный двигатель

Вот видео обзор, охватывающий большинство аспектов модификации:

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о