Как сделать простейший блок питания и выпрямитель
Как сделать простейший блок питания и выпрямитель
В этой статье ЭлектроВести расскажут вам как сделать простейший блок питания и выпрямитель.
Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.
Определение
Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.
Различают два типа выпрямителей:
- Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.
- Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.
Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?
Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.
Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.
Выходное напряжение
Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.
Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.
Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:
Uа=Uд*√2
Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:
220*1.41=310
Схемы
Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.
Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.
Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.
Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.
О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.
Их две:
1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;
2. Выпрямитель со средней точкой.
Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:
Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.
Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.
По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.
Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.
Сглаживание пульсаций
Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.
Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…
Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.
Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.
Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.
Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:
t=RC,
где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.
Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.
Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.
Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.
Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).
Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:
C=3200*Iн/Uн*Kп,
Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.
Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.
Как сделать блок питания своими руками?
Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:
1. Трансформатор;
2. Диодный мост;
3. Конденсатор.
Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.
Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.
Важно:
У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.
Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.
Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.
Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:
Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.
Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.
Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.
Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:
На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.
Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:
Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.
Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.
Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.
Регулируемые блоки питания
Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.
Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.
Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.
В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.
Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.
Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:
Заключение
Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.
Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.
По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.
Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.
Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.
Ранее ЭлектроВести писали, что Служба безопасности Украины обнаружила в режимных помещениях Южно-Украинской атомной электростанции компьютерную технику, которая использовалась для майнинга криптовалют. По данным следствия, из-за несанкционированного размещения компьютерной техники произошло разглашение сведений о физической защите атомной электростанции, что является государственной тайной. К майнингу криптовалют, возможно, были причастны служащие части Национальной гвардии Украины, охраняющие АЭС.
По материалам: electrik.info.
Как сделать простой регулируемый блок питания
Как сделать простой регулируемый блок питания.
Когда собираю какую либо электронную самоделку, всегда появляется вопрос питания устройства. Сейчас многие применяю блок питания компьютера. У компьютерного блока питания есть ряд преимуществ: большие токи при фиксированных напряжениях, защита от короткого замыкания. Но так же есть и минусы, точней, неудобные моменты: напряжения имеют определенные значения, размер блока.
Решил я для себя сделать малогабаритный блок питания с регулировкой выходного напряжения. Габариты устройства выбрал минимально возможные.
Основные компоненты
Основой конструкции служит понижающий модуль из Китая. Цена у него довольно низкая и параметры неплохие. Имеется защита от короткого замыкания. Выдерживает ток около 2-х Ампер. Меня устраивает.
Для понижения сетевого напряжения применю трансформатор. Давно лежал без дела. У меня он на 17.9 Вольт и током около 1.7 Ампера.
Индикатором выходного напряжения служит вольтметр из Китая. Он маленький и довольно точный.
Клеммы применю от старого прибора. Они крепкие и мощные. Так же нашел провода с обжатыми наконечниками под отверстия 4 мм.
Выпрямлять переменное напряжение буду готовым диодным мостом. Сглаживать пульсации буду электролитическим конденсатором.
Для комфортной регулировки напряжения, резистор вынесу на корпус блока питания. Как же подобрал старенькую ручку для резистора.
Питать вольтметр буду от отдельного стабилизатора напряжения. Применил отечественный на 12 вольт. Если питать вольтметр от выходного напряжения, то индикация его загорается от 4 вольт. Блок же выдает напряжение ниже и отображение прибора будет отсутствовать.
Теперь о схеме. Схема простая и трудностей сборки возникнуть не должно.
Нарисовал максимально понятно.
Сборка блока питания
Для начала разбираем корпус трансформатора и вынимаем последний. К трансформатору припаиваем диодный мост и конденсатор.
Стабилизатор для питания вольтметра припаял и прикрутил к корпусу.
К понижающему модулю припаял провода с наконечниками, и выпаял резистор. Вместо резистора впаял провода.
На корпусе размечаем отверстия и вырезаем. Так же отверстия которые были ранее на блоке не дорабатываем практически.
Устанавливаем вольтметр и одну клемму.
Плату преобразователя устанавливаем в уголок около трансформатора. Регулировочный резистор припая и его буду ставить на шве корпуса. Вторую клемму тоже установлю на шов. При закрытии корпуса они зафиксируются надежно.
Выключатель питания установил на заднюю панель блока.
Плюсовую клемму подкрасил лаком для ногтей. Блок питания регулирует напряжение от 1.23 Вольта до 19 Вольт.
Такой вот компактный блок питания получился.
Сборку смотрим на видео:
Регулируемый блок питания своими руками
Мастер, описание устройства которого в первой части, задавшись целью сделать блок питания с регулировкой, не стал усложнять себе дело и просто использовал платы, которые лежали без дела. Второй вариант предполагает использование еще более распространенного материала – к обычному блоку была добавлена регулировка, пожалуй, это очень многообещающее по простоте решение при том, что нужные характеристики не будут потеряны и реализовать задумку можно своими руками даже не самому опытному радиолюбителю. В бонус еще два варианта совсем простых схем со всеми подробными объяснениями для начинающих. Итак, на ваш выбор 4 способа.
Блок питания с регулировкой из старой платы компьютера
Stalevik
Расскажем, как сделать регулируемый блок питания из ненужной платы компьютера. Мастер взял плату компьютера и выпилил блок, питающий оперативку.
Так он выглядит.
Определимся, какие детали нужно взять, какие нет, чтобы отрезать то, что нужно, чтобы на плате были все компоненты блока питания. Обычно импульсный блок для подачи тока на компьютер состоит из микросхемы, шим контроллера, ключевых транзисторов, выходного дросселя и выходного конденсатора, входного конденсатора. На плате еще и зачем-то присутствует входной дроссель. Его тоже оставил. Ключевые транзисторы – может быть два, три. Есть посадочное место по 3 транзистор, но в схеме не используется.
Сама микросхема шим контроллера может выглядеть так. Вот она под лупой.
Может выглядеть как квадратик с маленькими выводами со всех сторон. Это типичный шим контроллер на плате ноутбука.
Так выглядит блок питания импульсный на видеокарте.
Точно также выглядит блок питания для процессора. Видим шим контроллер и несколько каналов питания процессора. 3 транзистора в данном случае. Дроссель и конденсатор. Это один канал.
Три транзистора, дроссель, конденсатор – второй канал. 3 канал. И еще два канала для других целей.
Вы знаете как выглядит шим-контроллер, смотрите под лупой его маркировку, ищите в интернете datasheet, скачиваете pdf файл и смотрите схему, чтобы ничего не напутать.
На схеме видим шим-контроллер, но по краям обозначены, пронумерованы выводы.
Обозначаются транзисторы. Это дроссель. Это конденсатор выходной и конденсатор входной. Входное напряжение в диапазоне от 1,5 до 19 вольт, но напряжение питание шим-контроллера должно быть от 5 вольт до 12 вольт. То есть может получиться, что потребуется отдельный источник питания для питания шим-контроллера. Вся обвязка, резисторы и конденсаторы, не пугайтесь. Это не нужно знать. Всё есть на плате, вы не собираете шим-контроллер, а используете готовый. Нужно знать только 2 резистора – они задают выходное напряжение.
Резисторный делитель. Вся его суть в том, чтобы сигнал с выхода уменьшить примерно до 1 вольта и подать на вход шим-контроллера фидбэк – обратная связь. Если вкратце, то изменяя номинал резисторов, можем регулировать выходное напряжение. В показанном случае вместо резистора фидбэк мастер поставил подстроечный резистор на 10 килоом. Этого оказалось достаточным, чтобы регулировать выходное напряжение от 1 вольта до примерно 12 вольт. К сожалению, не на всех шим-контроллерах это возможно. Например, на шим контроллерах процессоров и видеокарт, чтобы была возможность настраивать напряжение, возможность разгона, выходное напряжение сдается программно по несколькоканальной шине. Менять выходное напряжение такого шим контроллера можно разве только перемычками.
Итак, зная как выглядит шим-контроллер, элементы, которые нужны, уже можем выпиливать блок питания. Но делать это нужно аккуратно, так как вокруг шим-контроллера есть дорожки, которые могут понадобиться. Например, можно видеть – дорожка идёт от базы транзистора к шим контроллеру. Её сложно было сохранить, пришлось аккуратно выпиливать плату.
Используя тестер в режиме прозвонки и ориентируясь на схему, припаял провода. Также пользуясь тестером, нашел 6 вывод шим-контроллера и от него прозвонил резисторы обратной связи. Резистор находился рфб, его выпаял и вместо него от выхода припаял подстроечный резистор на 10 килоом, чтобы регулировать выходное напряжение, также путем про звонки выяснил, что питание шим-контроллера напрямую связано со входной линией питания. Это значит, что не получиться подавать на вход больше 12 вольт, чтобы не сжечь шим-контроллер.
Посмотрим, как блок питания выглядит в работе
Припаял штекер для входного напряжения, индикатор напряжения и выходные провода. Подключаем внешнее питание 12 вольт. Загорается индикатор. Уже был настроен на напряжение 9,2 вольта. Попробуем регулировать блок питания отверткой.
Пришло время заценить, на что способен блок питания. Взял деревянный брусок и самодельный проволочный резистор из нихромовой проволоки. Его сопротивление низкое и вместе с щупами тестера составляет 1,7 Ом. Включаем мультиметр в режим амперметра, подключаем его последовательно к резистору. Смотрите, что происходит – резистор накаляется до красна, напряжение на выходе практически не меняется, а ток составляет около 4 ампер.
Раньше мастер уже делал похожие блоки питания. Один вырезан своими руками из платы ноутбука.
Это так называемое дежурное напряжение. Два источника на 3,3 вольта и 5 вольт. Сделал ему на 3d принтере корпус. Также можете посмотреть статью, где делал похожий регулируемый блок питания, тоже вырезал из платы ноутбука (https://electro-repair.livejournal.com/3645.html). Это тоже шим контроллер питания оперативной памяти.
Как сделать регулирующий БП из обычного, от принтера
Пойдет речь о блоке питания принтера canon, струйный. Они много у кого остаются без дела. Это по сути отдельное устройство, в принтере держится на защелке.
Его характеристики: 24 вольта, 0,7 ампера.
Понадобился блок питания для самодельной дрели. Он как раз подходит по мощности. Но есть один нюанс – если его так подключить, на выходе получим всего лишь 7 вольт. Тройной выход, разъёмчик и получим всего лишь 7 вольт. Как получить 24 вольта?
Как получить 24 вольта, не разбирая блок?
Ну самый простой – замкнуть плюс со средним выходом и получим 24 вольта.
Попробуем сделать. Подключаем блок питания в сеть 220. Берем прибор и пытаемся измерить. Подсоединим и видим на выходе 7 вольт.
У него центральный разъем не задействован. Если возьмем и подсоединим к двум одновременно, напряжение видим 24 вольта. Это самый простой способ сделать так, чтобы данный блок питания не разбирая, выдавал 24 вольта.
Необходим самодельный регулятор, чтобы в некоторых пределах можно было регулировать напряжение. От 10 вольт до максимума. Это сделать легко. Что для этого нужно? Для начала вскрыть сам блок питания. Он обычно проклеен. Как вскрыть его, чтобы не повредить корпус. Не надо ничего колупать, поддевать. Берем деревяшку помассивнее либо есть киянка резиновая. Кладем на твердую поверхность и по шву лупим. Клей отходит. Потом по всем сторонам простучали хорошенько. Чудесным образом клей отходит и все раскрывается. Внутри видим блок питания.
Достанем плату. Такие бп легко переделать на нужное напряжение и можно сделать также регулируемый. С обратной стороны, если перевернем, есть регулируемый стабилитрон tl431. С другой стороны увидим средний контакт идет на базу транзистора q51.
Если подаем напряжение, то данный транзистор открывается и на резистивном делителе появляется 2,5 вольта, которые нужно для работы стабилитрона. И на выходе появляется 24 вольта. Это самый простой вариант. Как его завести можно еще – это выбросить транзистор q51 и поставить перемычку вместо резистора r 57 и всё. Когда будем включать, всегда на выходе непрерывно 24 вольта.
Как сделать регулировку?
Можно изменить напряжение, сделать с него 12 вольт. Но в частности мастеру, это не нужно. Нужно сделать регулируемый. Как сделать? Данный транзистор выбрасываем и вместо резистор 57 на 38 килоома поставим регулируемый. Есть старый советский на 3,3 килоома. Можно поставить от 4,7 до 10, что есть. От данного резистора зависить только минимальное напряжение, до которого он сможет опускать его. 3,3 -сильно низко и не нужно. Двигатели планируется поставить на 24 вольта. И как раз от 10 вольт до 24 – нормально. Кому нужно другое напряжение, можно большого сопротивления подстроечный резистор.
Приступим, будем выпаивать. Берём паяльник, фен. Выпаял транзистор и резистор.
Подпаял переменный резистор и попробуем включить. Подал 220 вольт, видим 7 вольт на нашем приборе и начинаем вращать переменный резистор. Напряжение поднялось до 24 вольт и плавно-плавно вращаем, оно падает – 17-15-14 то есть снижается до 7 вольт. В частности установлено на 3,3 ком. И наша переделка оказалась вполне успешной. То есть для целей от 7 до 24 вольт вполне приемлемая регулировка напряжения.
Такой вариант получился. Поставил переменный резистор. Ручку и получился регулируемый блок питания – вполне удобный.
Видео канала “Технарь”.
Такие блоки питания найти в Китае просто. Наткнулся на интересный магазин, который продает б/у блоки питания от разных принтеров, ноутбуков и нетбуков. Они разбирают и продают сами платы, полностью исправные на разные напряжения и токи. Самый большой плюс – это то, что они разбирают фирменную аппаратуру и все блоки питания качественные, с хорошими деталями, во всех есть фильтры.
Фотографии – разные блоки питания, стоят копейки, практически халява.
Простой блок с регулировкой
Простой вариант самодельного устройства для питания приборов с регулировкой. Схема популярная, она распространена в Интернете и показала свою эффективность. Но есть и ограничения, которые показаны на ролике вместе со всеми инструкциями по изготовлению регулированного блока питания.
Самодельный регулированный блок на одном транзисторе
Какой можно сделать самому самый простой регулированный блок питания? Это получится сделать на микросхеме lm317. Она уже сама с собой представляет почти блок питания. На ней можно изготовить как регулируемый по напряжению блок питания, так и потоку. В этом видео уроке показано устройство с регулировкой напряжения. Мастер нашёл несложную схему. Входное напряжение максимальное 40 вольт. Выходное от 1,2 до 37 вольта. Максимальный выходной ток 1,5 ампер.
Скачать схему с платой.
Без теплоотвода, без радиатора максимальная мощность может быть всего 1 ватт. А с радиатором 10 ватт. Список радиодеталей.
Приступаем к сборке
Подключим на выход устройства электронную нагрузку. Посмотрим, насколько хорошо держит ток. Выставляем на минимум. 7,7 вольта, 30 миллиампер.
Всё регулируется. Выставим 3 вольта и добавим ток. На блоке питания выставим ограничения только побольше. Переводим тумблер в верхнее положение. Сейчас 0,5 ампера. Микросхема начал разогреваться. Без теплоотвода делать нечего. Нашёл какую-то пластину, ненадолго, но хватит. Попробуем еще раз. Есть просадка. Но блок работает. Регулировка напряжения идёт. Можем вставить этой схеме зачёт.
Видео Radioblogful. Видеоблог паяльщика.
Регулируемый источник напряжения от 5 до 12 вольт
Продолжая наше руководство по преобразованию блока питания ATX в настольный источник питания, одним очень хорошим дополнением к этому является стабилизатор положительного напряжения LM317T.
LM317T – это регулируемый 3-контактный положительный стабилизатор напряжения, способный подавать различные выходы постоянного напряжения, отличные от источника постоянного напряжения +5 или +12 В, или в качестве переменного выходного напряжения от нескольких вольт до некоторого максимального значения, все с токи около 1,5 ампер.
С помощью небольшого количества дополнительных схем, добавленных к выходу блока питания, мы можем получить настольный источник питания, способный работать в диапазоне фиксированных или переменных напряжений, как положительных, так и отрицательных по своей природе. На самом деле это гораздо проще, чем вы думаете, поскольку трансформатор, выпрямление и сглаживание уже были выполнены БП заранее, и все, что нам нужно сделать, это подключить нашу дополнительную цепь к выходу желтого провода +12 Вольт. Но, во-первых, давайте рассмотрим фиксированное выходное напряжение.
Фиксированный источник питания 9В
В стандартном корпусе TO-220 имеется большое разнообразие трехполюсных регуляторов напряжения, при этом наиболее популярным фиксированным стабилизатором напряжения являются положительные регуляторы серии 78xx, которые варьируются от очень распространенного фиксированного стабилизатора напряжения 7805 +5 В до 7824, + 24V фиксированный регулятор напряжения. Существует также серия фиксированных отрицательных регуляторов напряжения серии 79хх, которые создают дополнительное отрицательное напряжение от -5 до -24 вольт, но в этом уроке мы будем использовать только положительные типы 78хх .
Фиксированный 3-контактный регулятор полезен в приложениях, где не требуется регулируемый выход, что делает выходной источник питания простым, но очень гибким, поскольку выходное напряжение зависит только от выбранного регулятора. Их называют 3-контактными регуляторами напряжения, потому что они имеют только три клеммы для подключения, и это соответственно Вход , Общий и Выход .
Входным напряжением для регулятора будет желтый провод + 12 В от блока питания (или отдельного источника питания трансформатора), который подключается между входной и общей клеммами. Стабилизированный +9 вольт берется через выход и общий, как показано.
Схема регулятора напряжения
Итак, предположим, что мы хотим получить выходное напряжение +9 В от нашего настольного блока питания, тогда все, что нам нужно сделать, это подключить регулятор напряжения + 9 В к желтому проводу + 12 В. Поскольку блок питания уже выполнил выпрямление и сглаживание до выхода + 12 В, требуются только дополнительные компоненты: конденсатор на входе и другой на выходе.
Эти дополнительные конденсаторы способствуют стабильности регулятора и могут находиться в диапазоне от 100 до 330 нФ. Дополнительный выходной конденсатор емкостью 100 мкФ помогает сгладить характерные пульсации, обеспечивая хороший переходный процесс. Этот конденсатор большой величины, размещенный на выходе цепи источника питания, обычно называют «сглаживающим конденсатором».
Эти регуляторы серии 78xx выдают максимальный выходной ток около 1,5 А при фиксированных стабилизированных напряжениях 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 и 24 В соответственно. Но что, если мы хотим, чтобы выходное напряжение составляло + 9 В, но имел только регулятор 7805, + 5 В ?. Выход + 5 В 7805 относится к клемме «земля, Gnd» или «0 В».
Если бы мы увеличили это напряжение на контакте 2 с 4 В до 4 В, выход также увеличился бы еще на 4 В при условии достаточного входного напряжения. Затем, поместив небольшой 4-вольтный (ближайшее предпочтительное значение 4,3 В) диод Зенера между контактом 2 регулятора и массой, мы можем заставить 7805 5 В стабилизатор генерировать выходное напряжение +9 В, как показано на рисунке.
Увеличение выходного напряжения
Итак, как это работает. Стабилитрон 4,3 В требует обратного тока смещения около 5 мА для поддержания выхода с регулятором, потребляющим около 0,5 мА. Этот полный ток 5,5 мА подается через резистор «R1» с выходного контакта 3.
Таким образом, значение резистора, необходимого для регулятора 7805, будет R = 5 В / 5,5 мА = 910 Ом . Диод обратной связи D1, подключенный через входные и выходные клеммы, предназначен для защиты и предотвращает обратное смещение регулятора, когда входное напряжение питания выключено, а выходное питание остается включенным или активным в течение короткого периода времени из-за большой индуктивности. нагрузка, такая как соленоид или двигатель.
Затем мы можем использовать 3-контактные регуляторы напряжения и подходящий стабилитрон для получения различных фиксированных выходных напряжений от нашего предыдущего источника питания в диапазоне от + 5В до + 12В. Но мы можем улучшить эту конструкцию, заменив стабилизатор постоянного напряжения на регулятор переменного напряжения, такой как LM317T .
Источник переменного напряжения
LM317T – это полностью регулируемый 3-контактный положительный стабилизатор напряжения, способный подавать на 1,5 А выходное напряжение в диапазоне от 1,25 В до чуть более 30 Вольт. Используя соотношение двух сопротивлений, одно из которых является фиксированным значением, а другое – переменным (или оба фиксированным), мы можем установить выходное напряжение на желаемом уровне с соответствующим входным напряжением в диапазоне от 3 до 40 вольт.
Регулятор переменного напряжения LM317T также имеет встроенные функции ограничения тока и термического отключения, что делает его устойчивым к коротким замыканиям и идеально подходит для любого низковольтного или домашнего настольного источника питания.
Выходное напряжение LM317T определяется соотношением двух резисторов обратной связи R1 и R2, которые образуют сеть делителей потенциала на выходной клемме, как показано ниже.
LM317T Регулятор переменного напряжения
Напряжение на резисторе R1 обратной связи является постоянным опорным напряжением 1,25 В, V ref, создаваемым между клеммой «выход» и «регулировка». Ток регулировочной клеммы является постоянным током 100 мкА. Так как опорное напряжение через резистор R1 является постоянным, постоянным током я буду течь через другой резистор R2 , в результате чего выходного напряжения:
Затем любой ток, протекающий через резистор R1, также протекает через резистор R2 (игнорируя очень маленький ток на регулировочной клемме), причем сумма падений напряжения на R1 и R2 равна выходному напряжению Vout . Очевидно, что входное напряжение Vin должно быть как минимум на 2,5 В больше, чем требуемое выходное напряжение для питания регулятора.
Кроме того, LM317T имеет очень хорошее регулирование нагрузки, при условии, что минимальный ток нагрузки превышает 10 мА. Таким образом , чтобы поддерживать постоянное опорное напряжение 1.25V, минимальное значение резистора обратной связи R1 должно быть 1.25V / 10mA = 120 Ом , и это значение может варьироваться от 120 Ом до 1000 Ом с типичными значениями R 1 является приблизительно 220Ω, чтобы 240Ω лет для хорошей стабильности.
Если мы знаем значение требуемого выходного напряжения, Vout и резистор обратной связи R1 , скажем, 240 Ом, то мы можем рассчитать значение резистора R2 из вышеприведенного уравнения. Например, наше исходное выходное напряжение 9 В даст резистивное значение для R2 :
R1. ((Vout / 1,25) -1) = 240. ((9 / 1,25) -1) = 1 488 Ом
или 1500 Ом (1 кОм) до ближайшего предпочтительного значения.
Конечно, на практике резисторы R1 и R2 обычно заменяют потенциометром, чтобы генерировать источник переменного напряжения, или несколькими переключенными предварительно установленными сопротивлениями, если требуется несколько фиксированных выходных напряжений.
Но для того, чтобы уменьшить математические вычисления, необходимые для расчета значения резистора R2, каждый раз, когда нам нужно определенное напряжение, мы можем использовать стандартные таблицы сопротивлений, как показано ниже, которые дают нам выходное напряжение регуляторов для различных соотношений резисторов R1 и R2 с использованием значений сопротивления E24 ,
Соотношение сопротивлений R1 к R2
| Значение R2 | Значение резистора R1 | ||||||||
| 150 | 180 | 220 | 240 | 270 | 330 | 370 | 390 | 470 | |
| 100 | 2,08 | 1,94 | 1,82 | 1,77 | 1,71 | 1,63 | 1,59 | 1,57 | 1,52 |
| 120 | 2,25 | 2,08 | 1,93 | 1,88 | 1,81 | 1,70 | 1,66 | 1,63 | 1,57 |
| 150 | 2,50 | 2,29 | 2,10 | 2,03 | 1,94 | 1,82 | 1,76 | 1,73 | 1,65 |
| 180 | 2,75 | 2,50 | 2,27 | 2,19 | 2,08 | 1,93 | 1,86 | 1,83 | 1,73 |
| 220 | 3,08 | 2,78 | 2,50 | 2,40 | 2,27 | 2,08 | 1,99 | 1,96 | 1,84 |
| 240 | 3,25 | 2,92 | 2,61 | 2,50 | 2,36 | 2,16 | 2,06 | 2,02 | 1,89 |
| 270 | 3,50 | 3,13 | 2,78 | 2,66 | 2,50 | 2,27 | 2,16 | 2,12 | 1,97 |
| 330 | 4,00 | 3,54 | 3,13 | 2,97 | 2,78 | 2,50 | 2,36 | 2,31 | 2,13 |
| 370 | 4,33 | 3,82 | 3,35 | 3,18 | 2,96 | 2,65 | 2,50 | 2,44 | 2,23 |
| 390 | 4,50 | 3,96 | 3,47 | 3,28 | 3,06 | 2,73 | 2,57 | 2,50 | 2,29 |
| 470 | 5,17 | 4,51 | 3,92 | 3,70 | 3,43 | 3,03 | 2,84 | 2,76 | 2,50 |
| 560 | 5,92 | 5,14 | 4,43 | 4,17 | 3,84 | 3,37 | 3,14 | 3,04 | 2,74 |
| 680 | 6,92 | 5,97 | 5,11 | 4,79 | 4,40 | 3,83 | 3,55 | 3,43 | 3,06 |
| 820 | 8,08 | 6,94 | 5,91 | 5,52 | 5,05 | 4,36 | 4,02 | 3,88 | 3,43 |
| 1000 | 9,58 | 8,19 | 6,93 | 6,46 | 5,88 | 5,04 | 4,63 | 4,46 | 3,91 |
| 1200 | 11,25 | 9,58 | 8,07 | 7,50 | 6,81 | 5,80 | 5,30 | 5,10 | 4,44 |
| 1500 | 13,75 | 11,67 | 9,77 | 9,06 | 8,19 | 6,93 | 6,32 | 6,06 | 5,24 |
Изменяя резистор R2 для потенциометра на 2 кОм, мы можем контролировать диапазон выходного напряжения нашего настольного источника питания от примерно 1,25 вольт до максимального выходного напряжения 10,75 (12-1,25) вольт. Тогда наша окончательная измененная схема переменного электропитания показана ниже.
Цепь питания переменного напряжения
Мы можем немного улучшить нашу базовую схему регулятора напряжения, подключив амперметр и вольтметр к выходным клеммам. Эти приборы будут визуально отображать ток и напряжение на выходе регулятора переменного напряжения. При желании в конструкцию также может быть включен быстродействующий предохранитель для обеспечения дополнительной защиты от короткого замыкания, как показано на рисунке.
Недостатки LM317T
Одним из основных недостатков использования LM317T в качестве части цепи питания переменного напряжения для регулирования напряжения является то, что до 2,5 вольт падает или теряется в виде тепла через регулятор. Так, например, если требуемое выходное напряжение должно быть +9 вольт, то входное напряжение должно быть целых 12 вольт или более, если выходное напряжение должно оставаться стабильным в условиях максимальной нагрузки. Это падение напряжения на регуляторе называется «выпадением». Также из-за этого падения напряжения требуется некоторая форма радиатора, чтобы поддерживать регулятор в холодном состоянии.
К счастью, доступны регуляторы переменного напряжения с низким падением напряжения, такие как регулятор низкого напряжения с низким падением напряжения National Semiconductor «LM2941T», который имеет низкое напряжение отключения всего 0,9 В при максимальной нагрузке. Это низкое падение напряжения обходится дорого, так как это устройство способно выдавать только 1,0 ампер с выходом переменного напряжения от 5 до 20 вольт. Однако мы можем использовать это устройство для получения выходного напряжения около 11,1 В, чуть ниже входного напряжения.
Таким образом, чтобы подвести итог, наш настольный источник питания, который мы сделали из старого блока питания ПК в предыдущем учебном пособии, может быть преобразован для обеспечения источника переменного напряжения с помощью LM317T для регулирования напряжения. Подключив вход этого устройства через желтый выходной провод + 12 В блока питания, мы можем иметь фиксированное напряжение + 5 В, + 12 В и переменное выходное напряжение в диапазоне от 2 до 10 вольт при максимальном выходном токе 1,5 А.
Блок питания своими руками.
Собираем регулируемый блок питания
Те новички, которые только начинают изучение электроники спешат соорудить нечто сверхъестественное, вроде микрожучков для прослушки, лазерный резак из DVD-привода и так далее… и тому подобное… А что насчёт того, чтобы собрать блок питания с регулируемым выходным напряжением? Такой блок питания – это крайне необходимая вещь в мастерской каждого любителя электроники.
С чего же начать сборку блока питания?
Во-первых, необходимо определиться с требуемыми характеристиками, которым будет удовлетворять будущий блок питания. Основные параметры блока питания – это максимальный ток (Imax), который он может отдать нагрузке (питаемому устройству) и выходное напряжение (Uout), которое будет на выходе блока питания. Также стоит определиться с тем, какой блок питания нам нужен: регулируемый или нерегулируемый.
Регулируемый блок питания – это блок питания, выходное напряжение которого можно менять, например, в пределах от 3 до 12 вольт. Если нам надо 5 вольт — повернули ручку регулятора – получили 5 вольт на выходе, надо 3 вольта – опять повернул – получил на выходе 3 вольта.
Нерегулируемый блок питания – это блок питания с фиксированным выходным напряжением – его менять нельзя. Так, например, многим известный и широко распространённый блок питания «Электроника» Д2-27 является нерегулируемым и имеет на выходе 12 вольт напряжения. Также нерегулируемыми блоками питания являются всевозможные зарядники для сотовых телефонов, адаптеры модемов и роутеров. Все они, как правило, рассчитаны на какое-то одно выходное напряжение: 5, 9, 10 или 12 вольт.
Понятно, что для начинающего радиолюбителя наибольший интерес представляет именно регулируемый блок питания. Им можно запитать огромное количество как самодельных, так и промышленных устройств, рассчитанных на разное напряжение питания.
Далее нужно определиться со схемой блока питания. Схема должна быть простая, легка для повторения начинающими радиолюбителями. Тут лучше остановиться на схеме с обычным силовым трансформатором. Почему? Потому что найти подходящий трансформатор достаточно легко как на радиорынках, так и в старой бытовой электронике. Делать импульсный блок питания сложнее. Для импульсного блока питания необходимо изготавливать достаточно много моточных деталей, таких как высокочастотный трансформатор, дроссели фильтров и пр. Также импульсные блоки питания содержат больше радиоэлектронных компонентов, чем обычные блоки питания с силовым трансформатором.
Итак, предлагаемая к повторению схема регулируемого блока питания приведена на картинке (нажмите для увеличения).
Параметры блока питания:
Выходное напряжение (Uout) – от 3,3…9 В;
Максимальный ток нагрузки (Imax) – 0,5 A;
Максимальная амплитуда пульсаций выходного напряжения – 30 мВ.;
Защита от перегрузки по току;
Защита от появления на выходе повышенного напряжения;
Высокий КПД.
Возможна доработка блока питания с целью увеличения выходного напряжения.
Принципиальная схема блока питания состоит из трёх частей: трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.
Трансформатор. Трансформатор Т1 понижает переменное сетевое напряжение (220-250 вольт), которое поступает на первичную обмотку трансформатора (I), до напряжения 12-20 вольт, которое снимается со вторичной обмотки трансформатора (II). Также, по «совместительству», трансформатор служит гальванической развязкой между электросетью и питаемым устройством. Это очень важная функция. Если вдруг трансформатор выйдет из строя по какой-либо причине (скачок напряжения и пр.), то напряжение сети не сможет попасть на вторичную обмотку и, следовательно, на питаемое устройство. Как известно, первичная и вторичная обмотки трансформатора надёжно изолированы друг от друга. Это обстоятельство снижает риск поражения электрическим током.
Выпрямитель. Со вторичной обмотки силового трансформатора Т1 пониженное переменное напряжение 12-20 вольт поступает на выпрямитель. Это уже классика. Выпрямитель состоит из диодного моста VD1, который выпрямляет переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора (II). Для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямительного моста стоит электролитический конденсатор C3 ёмкостью 2200 микрофарад.
Регулируемый импульсный стабилизатор.
Схема импульсного стабилизатора собрана на достаточно известной и доступной микросхеме DC/DC преобразователя – MC34063.
Чтобы было понятно. Микросхема MC34063 является специализированным ШИМ-контроллером, разработанным для импульсных DC/DC преобразователей. Эта микросхема является ядром регулируемого импульсного стабилизатора, который используется в данном блоке питания.
Микросхема MC34063 снабжена узлом защиты от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Выходной транзистор, встроенный в микросхему, способен отдать в нагрузку до 1,5 ампер тока. На базе специализированной микросхемы MC34063 можно собрать как повышающие (Step-Up), так и понижающие (Step-Down) DC/DC преобразователи. Так же возможно построение регулируемых импульсных стабилизаторов.
Особенности импульсных стабилизаторов.
К слову сказать, импульсные стабилизаторы обладают более высоким КПД по сравнению со стабилизаторами на микросхемах серии КР142ЕН (КРЕНки), LM78xx, LM317 и др. И хотя блоки питания на базе этих микросхем очень просты для сборки, но они менее экономичны и требуют установки охлаждающего радиатора.
Микросхема MC34063 не нуждается в охлаждающем радиаторе. Стоит заметить, что данную микросхему можно довольно часто встретить в устройствах, которые работают автономно или же используют резервное питание. Использование импульсного стабилизатора увеличивает КПД устройства, а, следовательно, уменьшает энергопотребление от аккумулятора или батареи питания. За счёт этого увеличивается автономное время работы устройства от резервного источника питания.
Думаю, теперь понятно, чем хорош импульсный стабилизатор.
Детали и электронные компоненты.
Теперь немного о деталях, которые потребуются для сборки блока питания.
Трансформатор. В качестве трансформатора подойдёт любой сетевой понижающий трансформатор мощностью 8-10 ватт. Его первичная обмотка (I) должна быть рассчитана на переменное напряжение 220-250 вольт, а вторичная (II) на 12-20 вольт.
Где найти такой трансформатор?
Найти подходящий трансформатор можно в старой, неисправной и морально устаревшей аппаратуре: кассетных магнитофонах, стационарных CD-проигрывателях, игровых приставках и пр. Например, подойдут трансформаторы от старых лампово-полупроводниковых телевизоров советского производства ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2 и ТВК-70. Можно приобрести трансформатор серии ТП114, например ТП114-163М. При подборе силового трансформатора не лишним будет иметь представление о том, как узнать мощность трансформатора.
Силовые трансформаторы ТС-10-3М1 и ТП114-163М
Также подойдёт трансформатор ТС-10-3М1 с выходным напряжением около 15 вольт. В магазинах радиодеталей и на радиорынках можно найти подходящий трансформатор, главное, чтобы он соответствовал указанным параметрам.
Микросхема MC34063. Микросхема MC34063 выпускается в корпусах DIP-8 (PDIP-8) для обычного монтажа в отверстия и в корпусе SO-8 (SOIC-8) для поверхностного монтажа. Естественно, в корпусе SOIC-8 микросхема обладает меньшими размерами, а расстояние между выводами составляет около 1,27 мм. Поэтому изготовить печатную плату для микросхемы в корпусе SOIC-8 сложнее, особенно тем, кто только недавно начал осваивать технологию изготовления печатных плат. Следовательно, лучше взять микросхему MC34063 в DIP-корпусе, которая больше по размерам, а расстояние между выводами у такого корпуса – 2,5 мм. Сделать печатную плату под корпус DIP-8 будет легче.
Диодный мост. Диодный мост для блока питания можно изготовить из 4 отдельных диодов 1N4001-1N4007. Также вместо диодов 1N4001-1N4007 можно применить диоды 1N5819. При этом экономичность блока питания повыситься, поскольку диоды серии 1N58xx – это диоды Шоттки и у них меньшее падение напряжения на p-n переходе, чем у обычных диодов серии 1N400x.
Также в блок питания можно установить диодную сборку выпрямительного моста. Сборка занимает на печатной плате меньше места. Для установки в схему подойдут сборки на ток 1 ампер и выше. Для надёжности можно воткнуть в плату сборку и на 2 ампера – хуже не будет.
Где найти сборку диодного моста? В бэушных платах от любой электроники, которая питается от сети 220 вольт. Даже в компактных люминесцентных лампах – КЛЛ – есть диодный мост. Можно выковырять оттуда. Правда что попадётся, 4 отдельных диода или сборка диодного моста можно только гадать – тут как повезёт.
Если быть более конкретным, то подойдут диодные мосты (сборки): DB101-107, RB151-157, D3SBA10, 2W10M, DB207, RS207 и другие аналогичные и более мощные. Можно с лёгкостью применить диодный мост из неисправного компьютерного блока питания. Они мощные и здоровые, рассчитаны на довольно большой ток – хватить за глаза. Не забудьте проверить его на исправность!
Конденсаторы C1, C2, C4, C5 служат для подавления импульсных помех, которые поступают из электросети. Кроме этого они блокируют импульсные помехи, которые могут поступить в электросеть от самого импульсного стабилизатора.
Элементы защиты. В схеме применено два предохранителя. Предохранитель FU2 представляет собой обычный плавкий предохранитель на ток срабатывания 0,16 А (160 мА). Он включен последовательно с первичной обмоткой (I) трансформатора T1. FU1 – самовосстанавливающийся предохранитель. Когда ток через него становиться больше 0,5 ампер, то его сопротивление резко увеличивается, а ток в цепи выпрямителя и стабилизатора резко падает.
Самовосстанавливающийся предохранитель FRX050-90F
Так реализована защита в случае неисправности преобразователя. Стабилитрон VD3 также служит защитным и работает в паре с самовосстанавливающимся предохранителем FU1. Основная его цель – защитить нагрузку (питаемое устройство) от повреждения высоким напряжением. Напряжение стабилизации стабилитрона составляет 11 вольт. В случае неисправности преобразователя и появления на выходе напряжения более 11 вольт, ток через стабилитрон резко возрастает. Возросший ток в цепи приводит к срабатыванию предохранителя FU1, который ограничивает ток. Поэтому защитный стабилитрон VD3 необходимо установить в схему обязательно. В случае если не удастся найти подходящий самовосстанавливающийся предохранитель, то его можно заменить обычным плавким на ток срабатывания 0,5 ампер.
Список деталей, которые потребуются для сборки блока питания.
Название | Обозначение | Номинал/Параметры | Марка или тип элемента |
| Микросхема | DA1 | MC34063 | |
| Диодный мост | VDS1 (VD1-VD4) | 1-2 ампер, 600 вольт | D3SBA10, RS207, DB107 и аналоги |
Электролитические конденсаторы | C8, C9, C12 | 330 мкФ * 16 вольт | К50-35 или аналоги |
| C3 | 2200 мкФ * 35 вольт | ||
| Конденсаторы | C1, C2, C4, C5, C10, C11, C13 | 0,22 мкФ | КМ-5, К10-17 и аналогичные |
| C6 | 0,1 мкФ | ||
| C7 | 470 пФ | ||
| Резисторы | R1 | 0,2 Ом (1 Вт) | МЛТ, МОН, С1-4, С2-23, С1-14 и аналогичные |
| R3 | 560 Ом (0,125 Вт) | ||
| R4 | 3,6 кОм (0,125 Вт) | ||
| R5 | 8,2 кОм (0,125 Вт) | ||
| Резистор переменный | R2 | 1,5 кОм | СП3-9, СП4-1, ППБ-1А и аналогичные |
| Диод Шоттки | VD2 | 1N5819 | |
| Стабилитрон | VD3 | 11 вольт | 1N5348 |
| Дроссель | L1, L2 | 300 мкГн | |
| Дроссель | L3 | самодельный | |
| Предохранитель плавкий | FU2 | 0,16 ампер | |
| Самовосстанавливающийся предохранитель | FU1 | 0,5 ампер (на напряжение >30-40 вольт) | MF-R050; LP60-050; FRX050-60F; FRX050-90F |
| Светодиод индикаторный | HL1 | любой 3 вольтовый |
Дроссели. Дроссели L1 и L2 можно изготовить самостоятельно. Для этого потребуется два кольцевых магнитопровода из феррита 2000HM типоразмера К17,5 х 8,2 х 5 мм. Типоразмер расшифровывается так: 17,5 мм. – внешний диаметр кольца; 8,2 мм. — внутренний диаметр; а 5 мм. – высота кольцевого магнитопровода. Для намотки дросселя понадобиться провод ПЭВ-2 сечением 0,56 мм. На каждое кольцо необходимо намотать 40 витков такого провода. Витки провода следует распределять по ферритовому кольцу равномерно. Перед намоткой, ферритовые кольца нужно обмотать лакотканью. Если лакоткани нет под рукой, то обмотать кольцо можно скотчем в три слоя. Стоит помнить, что ферритовые кольца могут быть уже покрашены – покрыты слоем краски. В таком случае обматывать кольца лакотканью не надо.
Кроме самодельных дросселей можно применить и готовые. В этом случае процесс сборки блока питания ускориться. Например, в качестве дросселей L1, L2 можно применить вот такие индуктивности для поверхностного монтажа (SMD — дроссель).
SMD-дроссель
Как видим, на верхней части их корпуса указано значение индуктивности – 331, что расшифровывается как 330 микрогенри (330 мкГн). Также в качестве L1, L2 подойдут готовые дроссели с радиальными выводами для обычного монтажа в отверстия. Выглядят они вот так.
Дроссель с радиальными выводами
Величина индуктивности на них маркируется либо цветовым кодом, либо числовым. Для блока питания подойдут индуктивности с маркировкой 331 (т.е. 330 мкГн). С учётом допуска ±20%, который разрешён для элементов бытовой электроаппаратуры, также подойдут дроссели с индуктивностью 264 — 396 мкГн. Любой дроссель или катушка индуктивности рассчитана на определённый постоянный ток. Как правило, его максимальное значение (IDC max) указывается в даташите на сам дроссель. Но на самом корпусе это значение не указывается. В таком случае можно ориентировочно определить значение максимально допустимого тока через дроссель по сечению провода, которым он намотан. Как уже говорилось, для самостоятельного изготовления дросселей L1, L2 необходим провод сечением 0,56 мм.
Дроссель L3 самодельный. Для его изготовления необходим магнитопровод из феррита 400HH или 600HH диаметром 10 мм. Найти такой можно в старинных радиоприёмниках. Там он используется в качестве магнитной антенны. От магнитопровода нужно отломать кусок длиной 11 мм. Сделать это достаточно легко, феррит легко ломается. Можно просто плотно зажать необходимый отрезок пассатижами и отломить излишки магнитопровода. Также можно зажать магнитопровод в тисках, а потом резко ударить по магнитопроводу. Если с первого раза аккуратно разломить магнитопровод не получиться, то можно повторить операцию.
Затем получившийся кусок магнитопровода нужно обмотать слоем бумажного скотча или лакоткани. Далее наматываем на магнитопровод 6 витков сложенного вдвое провода ПЭВ-2 сечением 0,56 мм. Для того чтобы провод не размотался, обматываем его сверху скотчем. Те выводы проводов, с которых начиналась намотка дросселя, в последующем впаиваем в схему в том месте, где показаны точки на изображении L3. Эти точки указывают на начало намотки катушек проводом.
Дополнения.
В зависимости от нужд можно внести в конструкцию те или иные изменения.
Например, вместо стабилитрона VD3 типа 1N5348 (напряжение стабилизации – 11 вольт) в схему можно установить защитный диод – супрессор 1,5KE10CA.
Супрессор – это мощный защитный диод, по своим функциям схож со стабилитроном, однако, основная его роль в электронных схемах – защитная. Назначение супрессора – это подавление высоковольтных импульсных помех. Супрессор обладает высоким быстродействием и способен гасить мощные импульсы.
В отличие от стабилитрона 1N5348, супрессор 1.5KE10CA обладает высокой скоростью срабатывания, что, несомненно, скажется на быстродействии защиты.
В технической литературе и в среде общения радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.
О назначении и параметрах защитных диодов можно узнать из статьи про супрессор.
Супрессор 1,5KE10CA имеет букву С в названии и является двунаправленным – полярность установки его в схему не имеет значения.
Если есть необходимость в блоке питания с фиксированным выходным напряжением, то переменный резистор R2 не устанавливают, а заменяют его проволочной перемычкой. Нужное выходное напряжение подбирают с помощью постоянного резистора R3. Его сопротивление рассчитывают по формуле:
Uвых = 1,25 * (1+R4/R3)
После преобразований получается формула, более удобная для расчётов:
R3 = (1,25 * R4)/(Uвых – 1,25)
Если использовать данную формулу, то для Uвых = 12 вольт потребуется резистор R3 с сопротивлением около 0,42 кОм (420 Ом). При расчётах, значение R4 берётся в килоомах (3,6 кОм). Результат для резистора R3 также получаем в килоомах.
Для более точной установки выходного напряжения Uвых вместо R2 можно установить подстроечный резистор и выставить по вольтметру требуемое напряжение более точно.
При этом следует учесть, что стабилитрон или супрессор стоит устанавливать с напряжением стабилизации на 1…2 вольта больше, чем расчётное напряжение на выходе (Uвых) блока питания. Так, для блока питания с максимальным выходным напряжением равным, например, 5 вольт следует установить супрессор 1,5KE6V8CA или аналогичный ему.
Изготовление печатной платы.
Печатную плату для блока питания можно сделать разными способами. О двух методах изготовления печатных плат в домашних условиях уже рассказывалось на страницах сайта.
В общем, выбрать есть из чего.
Налаживание и проверка блока питания.
Чтобы проверить работоспособность блока питания его для начала нужно, конечно же, включить. Если искр, дыма и хлопков нет (такое вполне реально), то скорее БП работает. Первое время держитесь от него на некотором расстоянии. Если ошиблись при монтаже электролитических конденсаторов или поставили их на меньшее рабочее напряжение, то они могут «хлопнуть» — взорваться. Это сопровождается разбрызгиванием электролита во все стороны через защитный клапан на корпусе. Поэтому не торопитесь. Подробнее об электролитических конденсаторах можно почитать здесь. Не ленитесь это прочитать – пригодиться не раз.
Внимание! Во время работы силовой трансформатор находиться под высоким напряжением! Пальцы к нему не совать! Не забывайте о правилах техники безопасности. Если надо что-то изменить в схеме, то сначала полностью отключаем блок питания от электросети, а потом делаем. По-другому никак – будьте внимательны!
P.S.
Под занавес всего этого повествования хочу показать готовый блок питания, который был сделан своими руками.
Да, у него ещё нет корпуса, вольтметра и прочих «плюшек», которые облегчают работу с таким прибором. Но, несмотря на это, он работает и уже успел спалить офигенный трёхцветный мигающий светодиод из-за своего бестолкового хозяина, который любит безбашенно крутить регулятор напряжения . Желаю и вам, начинающие радиолюбители, собрать что-нибудь похожее!
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Скажу без преувеличения, что блок питания — это основа всей радиолюбительской лаборатории. И действительно, ни один девайс не запустить без нормального регулируемого БП с индикаторами вольт и ампер. Естественно он должен быть оборудован защитой на слабый и на сильный ток. Иначе любая нештатная ситуация в схеме или малейшая ошибка монтажа и подключения, приведёт к мгновенному сгоранию чего нибудь дорогого в устройстве. Часто на форуме спрашивают — чего бы такого спаять и сделать попроще? Ответ один: Начните с нормального блока питания. И совсем необязательно ваять что-то сложное, достаточно простого регулируемого 0-15В БП с защитой от превышения значения тока в подключенной нагрузке.— не содержит дорогих и труднодобываемых деталей;
— прост в сборке и настройке;
— нижний предел напряжения составляет всего 0,05 вольта;
— широкий диапазон выходных напряжений;
— двухдиапазонная защита по току, на 0,05 и 1А;
— высокая стабильность работы.
Трансформатор питания должен обеспечивать напряжение на 3В больше, чем требуемое максимальное на выходе. То есть если блок питания регулируется в пределах до 20В, то с трансфолрматора надо получить хотя-бы 23В. Диодный мост выбираем исходя из максимального тока, ограниченного защитой. При токе до 1А ставим обычный советский мост КЦ402. Конденсатор фильтра 4700мкф, этой ёмкости вполне достаточно, чтоб даже самая чувствительная к наводкам по питанию и помехам схема не давала фон. Этому способствует и неплохой компенсационный стабилизатор с коэфициентом подавления пульсаций больше 1000.
Форум по блокам питания
Форум по обсуждению материала РЕГУЛИРУЕМЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
схемы переделки в лабораторный или регулируемый, в зарядное устройство
Автор Акум Эксперт На чтение 13 мин Просмотров 69.4к. Опубликовано Обновлено
Достать бывший в употреблении блок питания компьютера сегодня несложно, а стоит он сущие копейки. Но как его можно использовать без самого компьютера? В этой статье мы это выясним, а заодно сделаем своими руками зарядное устройство и лабораторный блок питания (ЛБП) из компьютерного блока питания.
Как включить блок питания (БП) от компьютера без компьютера
Итак, у нас в руках блок питания ATX компьютера. Прежде всего попробуем его включить. Но для этого нужно знать некоторые тонкости работы этого устройства. Предположим, перед нами компьютер. Включаем его в сеть, но внешне ничего не происходит. Это, казалось бы, понятно – машина отключена, а чтобы ее включить, нужно нажать кнопку питания на лицевой панели системного блока.
На самом деле это не совсем так. Как только мы вставили вилку в розетку, в блоке питания заработала небольшая часть схемы, вырабатывающая дежурное напряжение +5 В. Называется эта часть модулем дежурного питания. Напряжение поступает на материнскую плату и питает ее отдельные узлы, один из которых предназначен для включения компьютера.
Для подачи напряжения на этот БП служит механический выключательВажно. В большинстве блоков питания ATX предусмотрен дополнительный служебный механический выключатель, расположенный на задней стенке ПК. Напряжение сети на БП этих моделей подается после включения этого тумблера.
Нажимая кнопку на лицевой панели системного блока, мы тем самым подаем команду материнской плате (точнее, ее узлу включения) запустить блок питания. Узел подает на БП сигнал Power on, и БП, а значит, и сам компьютер включаются.
Поскольку компьютера у нас нет, этот сигнал нам придется подать самостоятельно. Сделать это несложно. Для этого достаточно найти разъем на блоке питания, который питает материнскую плату, и установить перемычку между зеленым и любым из черных проводов. Итак, устанавливаем перемычку, подключаем блок питания к сети, и он сразу же запускается – это слышно даже по шуму вентилятора.
Перемычка имитирует команду процессора “включить БП”Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой
Как узнать, на каких проводах какие напряжения формируются? Где, к примеру, 12 вольт на блоке питания компьютера? Для этого не понадобится тестер, поскольку все провода, выходящие из компьютерного блока питания, имеют строго определенную общепринятую расцветку. Поэтому вместо тестера мы вооружаемся табличкой, приведенной ниже.
Расцветка и назначение проводов блока питания ATXЦвет | Назначение | Примечание |
| черный | GND | провод общий минус |
| красный | +5 В | основная шина питания |
| желтый | +12 В | основная шина питания |
| синий | -12 В | основная шина питания (может отсутствовать) |
| оранжевый | +3.3 В | основная шина питания |
| белый | -5 В | основная шина питания |
| фиолетовый | +5 VSB | дежурное питание |
| серый | Power good | питание в норме |
| зеленый | Power on | команда запустить БП |
Табличка особых пояснений не требует. С зеленым проводом (Power on) мы познакомились в предыдущем разделе – на него материнская плата подает сигнал низким уровнем (замыканием на общий) на включение БП. Синий провод в новых моделях БП может отсутствовать, поскольку производители материнских плат отказались от интерфейса RS-232C (COM-порт), требующего -12 В.
Фиолетовый провод (+5 VSB ) – это как раз дежурные +5 В, питающие дежурные узлы материнской платы. По серому проводу (Power good) блок питания сообщает, что все напряжения в норме и компьютер можно включать. Если какое-то из напряжений в процессе работы выходит за допустимые пределы или пропадает, то сигнал снимается. Причем это происходит до того, как успеют разрядиться накопительные конденсаторы БП, давая процессору время на принятие экстренных мер по аварийной остановке системы. Остальные провода – это провода питания материнской платы и периферийных устройств – дисководов, внешних видеокарт и т. д.
Переделка БП ATX в регулируемый или лабораторный блок питания
А теперь самое время сделать из БП компьютера своими руками импульсный лабораторный блок питания. Дорабатывать будем блок питания, ШИМ контроллер которого собран на специализированной микросхеме TL494 (она же: μА494, μPC494, M5T494P, KIA494, UTC51494, AZ494AP, KA7500, IR3M02, AZ7500BP, КР1114ЕУ4, МВ3759 и подобные аналоги).
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопросСразу оговоримся – хотя типовые схемы включения этих микросхем одинаковы, некоторые отличия в зависимости от модели БП все же есть. Поэтому универсального решения для переделки всех БП не существует.
Для примера мы доработаем блок питания, схема которого приведена ниже. Поняв идею вносимых изменений, подобрать алгоритм переделки любого другого блока не составит особого труда.
Схема блока питания ATX, переделкой которого мы займемсяРазбираем БП, вынимаем плату. Сразу же отпаиваем все ненужные провода шлейфов питания, оставив один желтый, один черный и зеленый.
Лишние провода нужно выпаятьТакже выпаиваем сглаживающие электролитические конденсаторы по всем линиям питания. На схеме они обозначены как С30, С27, С29, С28, С35. Мы собираемся существенно (до 25 В по шине +12 В) поднять выходное напряжение, на которое эти конденсаторы не рассчитаны. На место того, что стоял по шине +12 В, устанавливаем конденсатор той же или большей емкости на напряжение не менее 35 В. Остальные места оставляем пустыми. Зеленый провод припаиваем на место, где был любой черный, чтобы разрешить блоку питания запускаться. Теперь можно заняться доработкой контроллера.
Взглянем на назначение выводов микросхемы TL494. Нас интересуют два узла – усилитель ошибки 1 и усилитель ошибки 2. На первом собран стабилизатор напряжения, на втором – контроллер тока. То есть нас интересует обвязка выводов 1, 2, 3, 4, 13, 14, 15, 16.
Назначение выводов интегральной микросхемы TL494 и ее аналоговИзменим схему обвязки таким образом, чтобы усилитель ошибки 1 отвечал за регулировку выходного напряжения, а усилитель 2 – за регулировку тока. В первую очередь перережем дорожки, обозначенные на приведенной ниже схеме крестиками.
Эти дорожки надо перерезатьТеперь находим резисторы R17 и R18. Первый имеет сопротивление 2.15 кОм, второй 27 кОм. Меняем их на номиналы 1.2 кОм и 47 кОм соответственно. Добавляем в схему два переменных резистора, один постоянный на 10 кОм (отмечены зеленым), клеммы для подключения внешнего потребителя, амперметр и вольтметр. В результате у нас получится вот такая схема.
Доработанная схема ШИМ контроллера теперь уже лабораторного блока питанияКак видно из схемы, резистор на 22 кОм позволяет плавно регулировать напряжение в пределах 3-24 В, резистор 330 Ом – ток от 0 до 8 А. Кл1 и КЛ2 служат для подключения нагрузки. Вольтметр имеет предел измерения 25-30 В, амперметр – 10 А. Приборы могут быть как стрелочными, так и с цифровыми шкалами, главное, малогабаритными – ведь они должны войти в корпус блока питания. Можно начинать проверку и градуировку.
Приборы могут быть любого типа, важен лишь предел измеренияМнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопросПервое включение нашего лабораторного блока питания производим через лампу накаливания 220 В мощностью 60 Вт. Это поможет избежать проблем, если мы наделали ошибок в монтаже. Если лампа не светится или светится вполнакала, а блок питания запустился, то все в порядке. Если лампа горит в полный накал, а блок питания молчит, то придется искать ошибки.
Включение блока питания через балластную лампуВсе в порядке? Включаем БП напрямую в сеть, выводим движки резисторов в нижнее по схеме положение. К клеммам КЛ1, Кл2 подключаем нагрузку – 2 лампы дальнего света, включенные последовательно. Вращаем резистор регулировки напряжения и убеждаемся по встроенному вольтметру, что напряжение плавно изменяется от 3 до 24 вольт. Для верности подключаем к клеммам контрольный вольтметр, к примеру, тестер. Градуируем ручку регулятора напряжения, ориентируясь по показаниям приборов.
Возвращаем движок в нижнее по схеме положение, выключаем блок питания, а лампы соединяем параллельно. Включаем блок питания, устанавливаем регулятор тока в среднее положение, а регулятор напряжения – на отметку 12 В. Вращаем ручку регулятора тока. При этом показания амперметра должны плавно изменяться от 0 до 8 А, а лампы – плавно менять яркость. Градуируем регулятор тока, ориентируясь по показаниям амперметра.
Отключаем устройство и собираем его. Наш лабораторный блок питания готов. С его помощью мы можем получить любое напряжение от 3 до 24 вольт и устанавливать ограничение тока через нагрузку в пределах 0-10 А.
Как сделать зарядное устройство
Теперь займемся переделкой компьютерного блока питания в автомобильное зарядное устройство.
Прибор для зарядки постоянным напряжением
Это устройство заряжает аккумулятор постоянным фиксированным напряжением 14 В. По мере зарядки батареи зарядный ток будет падать. Как только напряжение на клеммах батареи достигнет 14 В, ток станет равным нулю, а зарядка прекратится.
Благодаря такому алгоритму аккумуляторную батарею невозможно перезарядить, даже если оставить ее на зарядке на неделю. Это полезно при обслуживании AGM и GEL автомобильных аккумуляторов, которые очень не любят перезарядки.
А теперь за дело, тем более, что схема доработки простая. Дорабатывать будем БП ATX на контроллере TL494 или его аналогах (см. раздел выше). Наша задача – повысить выходное напряжение по шине +12 В до 14 вольт. Сделать это несложно. Вскрываем блок питания, вынимаем плату и отпаиваем все провода питания, оставив лишь желтый, черный и зеленый.
Оставляем только те провода, которые нам нужны, остальные выпаиваем или просто откусываемВпаиваем зеленый провод на место любого черного – подаем команду БП на безусловное включение при подключении к сети (см. раздел выше). Выпаиваем электролитические сглаживающие конденсаторы со всех линий питания. На место, где стоял конденсатор по шине +12 В устанавливаем конденсатор той же емкости, но на рабочее напряжение 35 В. Переходим к доработке контроллера. Находим резистор, который соединяет первый вывод микросхемы с шиной +12 В. На схеме ниже он обозначен стрелкой.
Этот резистор отвечает за величину выходного напряженияНам нужно сменить его номинал. Но на какой? Выпаиваем, измеряем его сопротивление. В нашем случае его номинал – 27 кОм, но в зависимости от модели БП значение может меняться. На место выпаянного устанавливаем переменный резистор номиналом примерно вдвое большим. Движок резистора устанавливаем в среднее положение.
Установленный переменный резистор вместо постоянногоВключаем блок питания и, измеряя напряжение на шине +12 В (желтый провод относительно черного), вращаем ползунок. Напряжение легко уменьшается, но увеличить его не получается – мешает защита от перенапряжения. Для того чтобы поднять напряжение до необходимых нам 14 В, ее нужно отключить. Находим на схеме резистор и диод, обозначенные на рисунке ниже стрелками, и выпаиваем их.
Эти детали нужно выпаятьСнова включаем БП, выставляем напряжение между черным и желтым проводами величиной 14 В. Выключаем, выпаиваем резистор, не трогая его движок, измеряем сопротивление. На место переменного устанавливаем постоянный того же номинала. Устанавливаем на корпус две клеммы, подпаиваем к ним черный и желтый провода, помечаем, где плюс и минус (желтый – плюс, черный – минус).
Снова включаем БП, теперь уже переделанное в зарядку для аккумуляторов устройство. К клеммам подключаем нагрузку – лампу дальнего света автомобиля. Измеряем на клеммах напряжение: если оно не снизилось более чем на 0.2 В, то доработка окончена. Собираем прибор и пользуемся.
Важно! Конечным напряжением зарядки AGM и GEL аккумуляторов является значение 13.8 В, поэтому выходное напряжение имеет смысл снизить с 14 В до 13.8 В.
Единственный, пожалуй, недостаток этой самодельной конструкции – она не имеет защиты от короткого замыкания и переполюсовки (мы ее отключили). Поэтому пользоваться прибором нужно внимательно.
Зарядник с регулировкой тока и напряжения
Теперь попробуем переделать компьютерный БП так, чтобы можно было плавно регулировать напряжение и ток зарядки. Это позволит обслуживать батареи любой емкости и на любое напряжение. Кроме того, это зарядное устройство имеет защиту от короткого замыкания, перегрузки и перегрева. С его помощью можно изменять зарядное напряжение от 0 до 25 В и ток от 0 до 8 А.
В первую очередь производим манипуляции, которые подробно описаны в пункте «Прибор для зарядки постоянным напряжением». Выпаиваем лишние провода, оставив желтый, черный и зеленый. Меняем сглаживающий конденсатор на шине +12 В на прибор с напряжением 35 В. Подключаем зеленый провод на общую шину.
Теперь надо поднять напряжение на шине +12 В до величины 28 В. Для этого удаляем резисторы, соединяющие первый вывод ШИМ контроллера с шинами +5 и +12 В. На схеме ниже они обозначены стрелками.
Отключаем стабилизацию напряженияТеперь ШИМ контроллер будет работать «на всю», а напряжение на шине +12 В поднимется до максимума – 28 В. Но опять сработает защита по перенапряжению. Отключаем ее так же, как и в конструкции выше: выпаиваем диод, помеченный на схеме ниже стрелкой.
Отключаем узел защиты по перенапряжениюВключаем блок питания и измеряем напряжение между желтым и черным проводами – оно должно увеличиться до указанных значений. С блоком питания все. Теперь перейдем к сборке узла регулировки напряжения и тока, представленного на схеме ниже.
Схема узла регулировки напряжения и токаНа транзисторах VT1 и VT2 собран простейший узел регулировки напряжения. Сама регулировка осуществляется при помощи потенциометра R14. В узле управления током используются микросхемы DA2 и DA4, представляющие собой интегральные регулируемые стабилизаторы напряжения/тока. Каждая из микросхем способна выдать ток до 5 А. Включив их параллельно, мы удвоили это значение. Регулировка тока производится потенциометром R17. Резисторы R7 и R8 – токовыравнивающие. Далее напряжение через амперметр PA1 подается на клеммы, к которым подключается заряжаемая батарея. Напряжение на батарее контролируется при помощи вольтметра PV1.
Вольтметр и амперметр можно использовать любые – хоть цифровые, хоть стрелочные. Первый должен иметь предел измерения 30 В, второй – 10 А. В качестве токовыравнивающих резисторов используются отрезки монтажного провода длиной 20 см и сечением 1 мм. кв. Если блок выполнен навесным монтажом, то в их качестве будут выступать монтажные провода.
Мощный полевой транзистор, который можно взять из неисправного компьютерного БП, и микросхемы стабилизатора устанавливаются на общий радиатор через слюдяные прокладки. Очень удобно использовать для этих целей радиатор от процессора ПК. Ниже представлен один из возможных вариантов монтажа блока регулировок.
Здесь транзистор и стабилизаторы размещены на радиаторе от процессораЕсли все готово, то включаем зарядное устройство, нагружаем его лампой дальнего света и проверяем работу, регулируя выходные ток и напряжение и контролируя их по приборам.
Что касается защиты, то она уже встроена в микросхемы DA2 и DA4. Эти приборы имеют внутреннюю защиту от перегрузки, короткого замыкания и перегрева.
Вот мы и разобрались с тонкостями доработки компьютерных блоков питания. Теперь нам не составит труда переделать их в зарядное устройство для автомобильного аккумулятора или лабораторный блок питания.
Спасибо, помогло!105Не помогло5Простой регулируемый стабилизированный блок питания
Этот блок питания на микросхеме LM317, не требует каких – то особых знаний для сборки, и после правильного монтажа из исправных деталей, не нуждается в наладке. Несмотря на свою кажущуюся простоту, этот блок является надёжным источником питания цифровых устройств и имеет встроенную защиту от перегрева и перегрузки по току. Микросхема внутри себя имеет свыше двадцати транзисторов и является высокотехнологичным устройством, хотя снаружи выглядит как обычный транзистор.Питание схемы рассчитано на напряжение до 40 вольт переменного тока, а на выходе можно получить от 1.2 до 30 вольт постоянного, стабилизированного напряжения. Регулировка от минимума до максимума потенциометром происходит очень плавно, без скачков и провалов. Ток на выходе до 1.5 ампер. Если потребляемый ток не планируется выше 250 миллиампер, то радиатор не нужен. При потреблении большей нагрузки, микросхему поместить на теплопроводную пасту к радиатору общей площадью рассеивания 350 – 400 или больше, миллиметров квадратных. Подбор трансформатора питания нужно рассчитывать исходя из того, что напряжение на входе в блок питания должно быть на 10 – 15 % больше, чем планируете получать на выходе. Мощность питающего трансформатора лучше взять с хорошим запасом, во избежание излишнего перегрева и на вход его обязательно поставить плавкий предохранитель, подобранный по мощности, для защиты от возможных неприятностей.
Нам, для изготовления этого нужного устройства, потребуются детали:
- Микросхема LM317 или LM317T.
- Выпрямительная сборка почти любая или отдельные четыре диода на ток не менее 1 ампер каждый.
- Конденсатор C1 от 1000 МкФ и выше напряжением 50 вольт, он служит для сглаживания бросков напряжения питающей сети и, чем больше его ёмкость, тем более стабильным будет напряжение на выходе.
- C2 и C4 – 0.047 МкФ. На крышке конденсатора цифра 104.
- C3 – 1МкФ и больше напряжением 50 вольт. Этот конденсатор, так же можно применить большей ёмкости для повышения стабильности выходящего напряжения.
- D5 и D6 – диоды, например 1N4007, или любые другие на ток 1 ампер или больше.
- R1 – потенциометр на 10 Ком. Любого типа, но обязательно хороший, иначе выходное напряжение будет «прыгать».
- R2 – 220 Ом, мощностью 0.25 – 0.5 ватт.
Перед подключением к схеме питающего напряжения, обязательно проверьте правильность монтажа и пайки элементов схемы.
Сборка регулируемого стабилизированного блока питания
Сборку я произвел на обычной макетной платы без всякого травления. Мне этот способ нравится из-за своей простоты. Благодаря ему схему можно собрать за считанные минуты.
Проверка блока питания
Вращением переменного резистора можно установить желаемое напряжение на выходе, что очень удобно.
Видео испытаний блока питания прилагается
Learning Регулируемый источник питания и его конструкция [Простое объяснение]
Привет. Надеюсь, вы хорошо проводите время. В этом посте я делюсь своими знаниями о регулируемом источнике питания.
Регулируемый — это общий термин, используемый для обозначения любого типа источника питания, который имеет стабильное выходное напряжение или ток независимо от входа или нагрузки. Это может быть линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания.
Единственное условие: он должен иметь выходное напряжение или ток независимо от входа (напряжения) или выходной нагрузки (сопротивления или тока).
Если вы искали просто, чтобы узнать, что такое регулируемый источник питания, я уже дал вам ответ. Но если вы хотите изучить его полностью, вы можете следить за моим обучением вместе со мной.
Будет весело.
Почему регулируемый источник питания?
В основном блоки питания рассчитаны на определенную нагрузку и среду. Но иногда основное напряжение питания, нагрузка и температура окружающей среды продолжают изменяться, изменяя параметры компонентов и, следовательно, изменяя выходное напряжение.Изменения выходного напряжения нежелательны.
Позвольте мне объяснить, почему изменение выходного напряжения нежелательно. Устройства имеют минимальное и максимальное входное напряжение и пороговые значения тока. И вы должны соблюдать эти пороговые значения, иначе вы можете повредить устройство.
Если выходное напряжение вашего источника питания изменится, есть вероятность, что оно превысит эти пороговые значения. Вот почему нам нужно постоянное выходное напряжение. И это достигается за счет регулируемого источника питания.
Стабилизированным источником питания может быть любой источник питания, как я уже сказал, качество, которым он должен обладать, — это постоянное выходное напряжение.Линейный источник питания, регулируемый источник питания или регулируемый источник питания могут быть регулируемым источником питания. Он может иметь любое значение напряжения, например 5 В, 10 В, 12 В и многие другие.
Важно помнить, что стабилизированный источник питания не всегда рассчитан только на постоянное выходное напряжение, он может быть рассчитан на постоянный выходной ток.
Таким образом, вы сможете понять, в чем разница между регулируемыми и нерегулируемыми источниками питания. Позвольте мне похвалить его за ваши примечания:
Нерегулируемый источник питания не имеет выходного напряжения или выходного тока независимо от входного основного напряжения или нагрузки.
Генеральное устройство регулируемого источника питания
Если вы попросите меня разработать регулируемый блок питания. Сразу спрошу, это регулируемый линейный источник питания с фиксированным напряжением, или регулируемый источник питания, или переменный источник питания?
В общем, изучение было бы идеальным решением для этого, поскольку основной принцип работы всех регулируемых источников питания одинаков.
Общая блок-схема
Проектирование любой схемы начинается с хорошо составленной общей блок-схемы.Это помогает нам спроектировать отдельные части схемы, а затем, в конце концов, собрать их вместе, чтобы получить полную схему, готовую к использованию.
Общая блок-схема этого проекта представлена ниже. Все очень просто. Вам нужно понимать, какой блок что делает.
Сначала мы спроектируем каждую секцию, а затем соберем каждую из них, чтобы наш источник питания постоянного тока был готов для наших проектов.
Входной трансформатор
Трансформатор — это устройство, которое может повышать или понижать уровни напряжения в соответствии с законом передачи энергии.В зависимости от вашей страны переменный ток, поступающий в ваш дом, имеет уровень напряжения 220/120 В.
Нам нужен входной трансформатор для понижения входящего переменного тока до требуемого уровня.
Будьте осторожны, играя с этим устройством. Поскольку вы используете сетевое напряжение, которое может быть слишком опасным. Никогда не прикасайтесь к клеммам голыми руками или плохими инструментами.
Имейте хороший и достойный бесконтактный тестер напряжения и используйте его, чтобы всегда быть уверенным в том, какие провода находятся под напряжением, идущие к трансформатору.
Схема выпрямителя
Если вы думаете, что трансформатор просто снизил напряжение до желаемого регулируемого постоянного напряжения.
Извините, вы ошибаетесь, как когда-то я.
Пониженное напряжение все еще равно переменному току. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, нужна хорошая выпрямительная схема.
Схема выпрямителя преобразует переменное напряжение в постоянное. В основном, существует два типа выпрямительной схемы; полуволна и полная волна.
Однако нас интересует полный выпрямитель, так как он более энергоэффективен, чем полупрямой.
Сглаживающий конденсатор / фильтр
В практической электронике нет ничего идеального. Схема выпрямителя преобразует входящую сеть в постоянный ток, но, к сожалению, не может сделать ее чистым постоянным током.
Выпрямленный постоянный ток не очень чистый и имеет рябь. Задача фильтра — отфильтровывать эти колебания и обеспечивать совместимость напряжения для регулирования.
Практическое правило: напряжение постоянного тока должно иметь пульсации менее 10 процентов, чтобы можно было точно регулировать.
Лучшим фильтром в нашем случае является конденсаторный.Вы, наверное, слышали, конденсатор — это устройство для накопления заряда.
Но на самом деле его лучше всего использовать как фильтр. Это самый недорогой фильтр для нашей базовой конструкции блока питания 5 В.
Регулятор
Стабилизатор — это линейная интегральная схема, в которой используется стабилизированное постоянное выходное напряжение.
Регулировка напряжения очень важна, потому что нам не нужно изменение выходного напряжения при изменении нагрузки. Всегда требуется нагрузка, не зависящая от выходного напряжения.
ИС регулятора не только делает выходное напряжение независимым от переменных нагрузок, но также и от изменений напряжения в сети.
Надеюсь, вы разработали базовую концепцию конструкции регулируемого источника питания.
давайте продолжим с реальной принципиальной схемой для нашего конкретного источника питания с регулируемым напряжением 5 В, чтобы у вас было очень четкое представление о проектировании.
Я буду использовать программу NI Multisim, надеюсь, вы с ней знакомы. Если вы не знакомы с этим, нет проблем.Это не обязательно. Вы можете использовать любое программное обеспечение. Основная цель — изучить программное обеспечение для проектирования, а не для моделирования.
Конструкция регулируемого источника питания (с фиксированным напряжением)
Следующие этапы проектирования охватывают проектирование регулируемого источника питания с фиксированным выходным напряжением или регулируемого / регулируемого источника питания. С помощью этих шагов вы можете разработать свой регулируемый источник питания.
Я использую конкретный пример 5V, потому что я думаю, что таким образом было бы лучше всего понять весь процесс проектирования.
Вы думаете, я бы начал объяснение с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.
Ниже представлена принципиальная схема указанного проекта. Вы получаете основное питание, напряжение и частота могут зависеть от вашей страны; предохранитель для защиты цепи; трансформатор, выпрямитель, конденсаторный фильтр, светодиодный индикатор и стабилизатор IC.
Блок-схема реализована в NI Multisim, хорошем программном обеспечении для моделирования для студентов и начинающих электронщиков.Я рекомендую потратить немного времени на то, чтобы поиграть с ним. Поскольку, на мой взгляд, вы должны хорошо разбираться в программном обеспечении для моделирования, чтобы получать удовольствие от изучения базовой электроники.
Пошаговый метод проектирования источника питания постоянного тока 5 В
Вы думаете, я бы начал объяснение конструкции с трансформатора, но это не так. Трансформатор выбирается не сразу.
Шаг 1: Выбор регулятора IC
Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения.В нашем случае мы проектируем для выходного напряжения 5 В, мы выберем ИС линейного регулятора LM7805.
Далее нам нужно знать номинальные значения напряжения, тока и мощности выбранной ИС регулятора.
Это делается с помощью паспорта регулятора IC. Ниже приведены номинальные значения и схема контактов для LM7805.
Спецификация 7805 также предписывает использовать конденсатор 0,1 мкФ на выходной стороне, чтобы избежать переходных изменений напряжения из-за изменений нагрузки.
И 0,1 мкФ на входе регулятора, чтобы избежать пульсации, если фильтрация находится далеко от регулятора.
Шаг 2: Выбор трансформатораПравильный выбор трансформатора означает экономию денег. Мы узнали, что минимальный вход для выбранного нами регулятора IC составляет 7 В. Итак, нам нужен трансформатор для понижения основного переменного тока, по крайней мере, до этого значения.
Но между регулятором и трансформатором тоже стоит выпрямитель на диодном мосту.Выпрямитель имеет собственное падение напряжения, то есть 1,4 В. Нам также необходимо компенсировать это значение.
Математически:
Это означает, что мы должны выбрать трансформатор со значением вторичного напряжения, равным 9 В или как минимум на 10% больше, чем 9 В.
Исходя из этого, для конструкции блока питания 5 В постоянного тока мы можем выбрать трансформатор с номинальным током 1 А и вторичным напряжением 9 В или 12 В.
Шаг 3: Выбор диодов для моста
Видите ли, выпрямитель сделан из диодов, расположенных по некоторой схеме.Для изготовления выпрямителя необходимо подобрать для него подходящие диоды. При выборе диода для мостовой схемы.
Имейте в виду выходной ток нагрузки и максимальное пиковое вторичное напряжение трансформатора i-e 9В в нашем случае. Вместо отдельных диодов вы также можете использовать один отдельный мост, входящий в комплект IC.
Но я не хочу, чтобы вы использовали здесь только для обучения и игры с отдельными диодами.
Выбранный диод должен иметь номинальный ток больше, чем ток нагрузки.И пиковое обратное напряжение (PIV) больше пикового вторичного напряжения трансформатора.
Мы выбрали диод IN4001, потому что он имеет номинальный ток на 1 А больше, чем мы желаем, и пиковое обратное напряжение 50 В.
Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты
При выборе подходящего конденсаторного фильтра необходимо учитывать его напряжение, номинальную мощность и значение емкости. Т
Номинальное напряжение рассчитывается исходя из вторичного напряжения трансформатора.Практическое правило: номинальное напряжение конденсатора должно быть как минимум на 20% больше, чем вторичное напряжение.
Итак, если вторичное напряжение составляет 17 В (пиковое значение), то номинальное напряжение конденсатора должно быть не менее 50 В.
Во-вторых, нам нужно рассчитать правильное значение емкости. Это зависит от выходного напряжения и выходного тока. Чтобы найти правильное значение емкости, используйте формулу ниже:
Где,
Io = ток нагрузки i-e 500 мА в нашей конструкции, Vo = выходное напряжение i-e в нашем случае 5 В, f = частота
В нашем случае:
Частота 50 Гц, потому что в нашей стране переменный ток 220 @ 50 Гц.У вас может быть сеть переменного тока 120 В при 60 Гц. Если да, то укажите значения соответственно. Затем, используя формулу конденсатора, практический стандарт, близкий к этому значению, i-e 3.1847E-4, составляет 470 мкФ.
Другая важная формула из книги «Электронные устройства Томаса Л. Флойда» приведена ниже. Это также можно использовать для расчета емкости конденсатора.
В данном случае R — сопротивление нагрузки. А Rf — это коэффициент пульсации, который для хорошей конструкции должен быть менее 10%. На этом мы заканчиваем проектирование блока питания на 5 В.
Сделайте блок питания безопасным
Каждая конструкция должна иметь защитные приспособления для защиты от возгорания. Точно так же в нашем простом источнике питания должен быть предохранитель на входе. Входной предохранитель защитит наш источник питания в случае перегрузки. Например, наша желаемая нагрузка может выдерживать 500 мА.
Если в случае, если наша нагрузка начнет работать неправильно, есть вероятность заусенцев компонентов. Предохранитель защитит нашу поставку. Практическое правило при выборе номинала предохранителя: он должен быть как минимум на 20% больше, чем ток нагрузки.
Разработанный нами простой блок питания способен выдавать ток 1 А, что в некоторых случаях может быть использовано. Если вы решили использовать его для таких случаев, то не забудьте прикрепить к микросхеме регулятора радиатор.
Комплект блока питания 5 В (DIY)
Итак, мы получили базовые знания о том, как устроен простой блок питания на 5 В.
Для меня, если вы любитель электроники или новичок, изучаете основы электроники, я бы порекомендовал вам разработать собственный лабораторный источник питания.Было бы очень хорошее решение.
Он поможет вам изучить электронику, а также даст вам лучший лабораторный источник питания.
Я называю его лучшим, потому что вы сделаете его сами. И я не могу выразить словами, насколько весело играть с электроникой в безопасной среде. Это похоже на обучение на собственном опыте.
Я рекомендую для начала комплект источника питания Elenco (Amazon Link). Он доступен по цене, высокого качества и хорошо документирован, чтобы направлять вас на каждом этапе. Поверьте, вы многому научитесь.Вы узнаете, как паять, собирать и изготавливать конечный продукт, который вы всегда видите в разных магазинах.
Регулируемый источник питания (с регулируемым / регулируемым выходом)
В большинстве случаев нам не требуется фиксированное напряжение. Иногда нам нужен регулируемый источник питания.
Например, чтобы проверить токи коллектора транзистора при различных базовых напряжениях, нам понадобится регулируемый источник питания. И это переменное напряжение необходимо регулировать.
Процедура проектирования такая же, как я объяснил выше, с небольшими изменениями в регуляторах мощности.
На этот раз нам потребуется переменный резистор, чтобы, изменяя его сопротивление, мы получали разные напряжения. Ниже приведена схема регулируемого источника питания или регулируемого источника питания:
До светодиодной части схема такая же, как и для стабилизированного источника питания 5 В при 500 мА. Схема усложняется после светодиодной части, не так ли? Не бойся. Все очень просто. Переменный резистор предназначен для изменения выходного напряжения.
Диоды используются для защиты схемы от обратного тока.Теперь давайте посмотрим на следующем видео, как изменение резистора изменяет выходное напряжение.
Преимущества регулируемого источника питания
Источник питания с регулируемым выходом имеет много преимуществ. Следующее имеет ключевое значение.
- низкий уровень шума
- по выгодной цене
- простота
- надежность
Регулируемый блок питания очень прост в конструкции, вы могли почувствовать это в этом посте. Простой дизайн делает его очень экономичным.Эти блоки питания имеют невысокую стоимость и очень надежны.
Они относительно бесшумны. ИС линейных регуляторов, которые используются на выходе, имеют низкие пульсации выходного напряжения, что делает их наиболее подходящими для приложений, где важна чувствительность к шуму.
Заключение
Проектный блок питания подойдет для поддержки других ваших небольших проектов или принесет вам хорошие оценки / деньги, если вас назначат на аналогичный проект. Я не знаю почему, но я уверен, что если вы выполните те же простые шаги со мной, вы получите свой первый разработанный блок питания.
Пожалуйста, не указывайте это только на 500 мА. Это может быть ваш источник питания 5 В постоянного тока с допустимым током до 500 мА.
Для дополнительной информации, для вывода положительного напряжения используйте LM78XX. XX указывает значение выходного напряжения, а 78 указывает положительное выходное напряжение. Для выхода с отрицательным напряжением используйте LM79XX, 79 указывает отрицательное напряжение, а XX указывает значение выхода.
На этом конструирование регулируемого источника питания подошло к концу. Надеюсь, вам понравилось.
Спасибо и удачной жизни.
Другие полезные сообщения:
Какие они? (Плюс принципиальная схема)
Что такое регулируемый источник питания?
Регулируемый источник питания преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток (постоянный ток). Регулируемый источник питания используется для обеспечения того, чтобы выходная мощность оставалась постоянной даже при изменении входа.
Стабилизированный источник питания постоянного тока также известен как линейный источник питания, он представляет собой встроенную схему и состоит из различных блоков.
Регулируемый источник питания принимает входной переменный ток и обеспечивает постоянный выход постоянного тока. На рисунке ниже показана блок-схема типичного стабилизированного источника постоянного тока.
Основные строительные блоки регулируемого источника питания постоянного тока следующие:
- Понижающий трансформатор
- Выпрямитель
- Фильтр постоянного тока
- Регулятор
(Обратите внимание, что наши MCQ для цифровой электроники имеют много электрические вопросы, относящиеся к этим темам)
Работа регулируемого источника питания
Понижающий трансформатор
Понижающий трансформатор понижает напряжение в сети переменного тока до необходимого уровня.Коэффициент трансформации трансформатора регулируется таким образом, чтобы получить необходимое значение напряжения. Выход трансформатора используется как вход в схему выпрямителя.
Выпрямитель
Выпрямитель — это электронная схема, состоящая из диодов, которая выполняет процесс выпрямления. Выпрямление — это процесс преобразования переменного напряжения или тока в соответствующую постоянную (постоянную) величину. На вход выпрямителя подается переменный ток, а на выходе — однонаправленный пульсирующий постоянный ток.
Хотя технически можно использовать однополупериодный выпрямитель, его потери мощности значительны по сравнению с двухполупериодным выпрямителем. Таким образом, двухполупериодный выпрямитель или мостовой выпрямитель используется для выпрямления обоих полупериодов переменного тока (двухполупериодное выпрямление). На рисунке ниже показан двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов с p-n переходом, подключенных, как показано выше. В положительном полупериоде питания напряжение, наведенное на вторичной обмотке электрического трансформатора i.е. ВМН положительный. Следовательно, точка E положительна по отношению к F. Следовательно, диоды D 3 и D 2 имеют обратное смещение, а диоды D 1 и D 4 смещены вперед. Диод D 3 и D 2 будет действовать как разомкнутые переключатели (практически есть некоторое падение напряжения), а диоды D 1 и D 4 будут действовать как замкнутые переключатели и начнут проводить ток. Следовательно, выпрямленный сигнал появляется на выходе выпрямителя, как показано на первом рисунке.Когда напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, то есть VMN, отрицательно, D 3 и D 2 смещены в прямом направлении, а два других смещены в обратном направлении, и на входе фильтра появляется положительное напряжение.
Фильтрация постоянного тока
Выпрямленное напряжение выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение постоянного тока с очень высокой степенью пульсации. Но мы не хотим этого, мы хотим, чтобы сигнал постоянного тока был чистым, без пульсаций. Следовательно, используется фильтр. Используются различные типы фильтров, такие как конденсаторный фильтр, LC-фильтр, входной фильтр дросселя, фильтр π-типа.На рисунке ниже показан конденсаторный фильтр, подключенный вдоль выхода выпрямителя, и результирующая форма выходного сигнала.
Когда мгновенное напряжение начинает увеличивать заряд конденсатора, он заряжается, пока форма волны не достигнет своего пикового значения. Когда мгновенное значение начинает уменьшаться, конденсатор начинает экспоненциально и медленно разряжаться через нагрузку (в данном случае вход регулятора). Следовательно, получается почти постоянное значение постоянного тока с очень меньшим содержанием пульсаций.
Регламент
Это последний блок в регулируемом источнике постоянного тока.Выходное напряжение или ток будут изменяться или колебаться при изменении входного сигнала от сети переменного тока, из-за изменения тока нагрузки на выходе регулируемого источника питания или из-за других факторов, таких как изменения температуры. Эту проблему можно устранить с помощью регулятора. Регулятор будет поддерживать постоянный выход даже при изменениях на входе или любых других изменениях. В зависимости от их применения можно использовать последовательный стабилизатор на транзисторах, стабилизаторы с фиксированной и регулируемой интегральной схемой или стабилитрон, работающий в стабилитроне.Такие микросхемы, как 78XX и 79XX (например, IC 7805), используются для получения фиксированных значений напряжений на выходе.
С помощью таких микросхем, как LM 317 и 723, мы можем регулировать выходное напряжение до необходимого постоянного значения. На рисунке ниже показан регулятор напряжения LM317. Выходное напряжение можно регулировать, регулируя значения сопротивлений R 1 и R 2 . Обычно конденсаторы связи емкостью от 0,01 мкФ до 10 мкФ необходимо подключать на выходе и входе для устранения входного шума и переходных процессов на выходе.В идеале выходное напряжение задается формулой
На рисунке выше показана полная схема стабилизированного источника питания + 5В постоянного тока.
Как сделать мини-регулируемый источник питания 1,2 вольт на 12 вольт
В этой статье я собираюсь описать, как легко сделать мини-регулируемый источник питания постоянного тока.
Используя этот регулируемый источник питания переменного тока в постоянный, вы можете получить любое напряжение от 1,2 В до 12 В
Вы можете использовать его для обеспечения питания
Практически для любых электронных схем и устройств, которые работают с 1.От 2 до 12 В.
Он очень полезен в качестве источника питания для мини-лаборатории.
С его помощью также можно заряжать аккумуляторы.
Вам необходимо сделать:
- Понижающий трансформатор 0-12
(Первичный вход этого трансформатора — 220 В или 110 В переменного тока
В соответствии с электросетью в вашей стране.
Вторичная или выходная мощность этого трансформатора 0-12.
Вы можете использовать трансформатор до 1 А)
- Сетевой шнур переменного тока
- Провод
- Крокодиловый зажим
- Шкаф источника питания или любой пластиковый ящик
- Вольтметр постоянного тока (3-проводной)
- Конденсатор — 1000 мфд / 25 В, 100 мфд / 25 В, 0.1Mf (керамика)
Как получить печатную плату Для этого проекта
я разработал схему и сделал ее на печатной плате. Вы можете скачать файл Gerber PCB здесь . Затем загрузите файл Gerber на pcbway.com
PCB со стороны припоя Lm317PCBPcbway — ведущий мировой производитель печатных плат, предлагающий печатные платы отличного качества по разумной цене. 10 плат стоят всего 5 $ (без стоимости доставки)
Для заказа печатной платы просто зайдите на сайт www.pcbway.com
Загрузите файл Gerber, который вы скачали.
Вы можете узнать цену вашей печатной платы с помощью Instant Quote. Если вы хотите сделать заказ, вам необходимо создать учетную запись на pcbway и войти в свою учетную запись. введите свой адрес в свою учетную запись, затем установите некоторые параметры, такие как размер, цвет шелкографии и т. д., выберите курьера и разместите заказ.
Вот подробности о том, как разместить заказ в PCBWAY
Pcbway делает печатную плату быстро (время сборки 24 часа для двухслойной печатной платы), поэтому вы скоро получите ее в зависимости от вашего выбора курьера.
Сборка компонентов
Сборка компонентов очень проста. Все значения компонентов, полярность напечатаны на печатной плате, поэтому просто следуйте напечатанным компонентам на печатной плате. Вы можете установить потенциометр на печатную плату, но я использую два провода для подключения потенциометра 5 кОм для легкой установки в шкаф источника питания.
Детали должны быть установлены на печатной плате
- Lm 317 ic
- 7805 ic регулятора
- 220ohm резистор
- 1000mfd, 100mfd, 0.Конденсатор 1МФ
- IN4007 — шт.
- Потенциометр 5k.
Принципиальная схема
Принципиальная схема мини-стабилизированного источника питанияО схеме
Для регулятора напряжения используется lm317.
4 В диод 4007 работает как выпрямительный мост. конденсаторы, используемые в качестве фильтров постоянного напряжения
Регулятор напряжения 7805, используемый для питания блока вольтметра, этот блок вольтметра может измерять до 100 В постоянного тока, но блок работает от 5 В
Таким образом, блок вольтметра имеет три красных провода для 5 В +
Черный для GND
и еще один желтый провод для измерения напряжения.(В на дюйм)
Установка трансформатора в шкаф
Вы должны установить трансформатор
Внутри шкафа с помощью 2 винтов и присоединить два провода сетевого шнура переменного тока к первичным (220 В) проводам трансформатора. Деформировать провод с помощью ленты .
Важно: аккуратно подсоедините правильные входные и выходные провода трансформатора. На трансформаторе 0-12 и 220 написано. Если подключить не тот провод, он может загореться.
Этот вход и выход трансформатора не имеют полярности, они вырабатывают переменное напряжение.По сути, он преобразует переменный ток 220 В в переменный ток 12 В.
Источник переменного тока и зажим «крокодил» для выхода постоянного токаПодсоедините зажимы типа «крокодил» к проводам вывода напряжения. Теперь подключите вольтметр, выходные провода постоянного напряжения, 5 кОм и выходные провода трансформатора к печатной плате.
Как показано на схеме ниже (также все напечатано на печатной плате)
подключение к печатной платеТеперь используйте пластик или любой другой непроводящий материал, чтобы деформировать печатную плату и установить ее в шкаф.
Теперь он готов к использованию.
Важно: используйте больший радиатор на IC LM 317, если вы используете большую нагрузку, например, двигатель, иначе микросхема будет горячей и перестанет работать через некоторое время.
Не стесняйтесь обращаться ко мне, используя комментарии, если у вас есть какие-либо вопросы или предложения.
Создание видео
Проектирование простых схем источника питания
В статье подробно рассказывается, как спроектировать и построить простую схему источника питания, начиная с базовой конструкции и заканчивая достаточно сложным источником питания с расширенными функциями.
Блок питания незаменим
Будь то новичок в области электроники или опытный инженер, всем необходим этот незаменимый элемент оборудования, называемый блоком питания.
Это связано с тем, что никакая электроника не может работать без питания, а точнее, источника постоянного тока низкого напряжения, а блок питания — это устройство, которое специально предназначено для выполнения этой цели.
Если это оборудование так важно, всем в этой области необходимо изучить все мельчайшие подробности этого важного члена электронного семейства.
Давайте начнем и узнаем, как спроектировать схему источника питания, сначала простейшую, вероятно, для новичков, которые сочтут эту информацию чрезвычайно полезной.
Базовая схема источника питания требует трех основных компонентов для обеспечения желаемых результатов.
Трансформатор, диод и конденсатор. Трансформатор — это устройство, которое имеет два набора обмоток, одна первичная, а другая вторичная.
Сеть 220 В или 120 В подается на первичную обмотку, которая передается на вторичную обмотку, чтобы создать там более низкое наведенное напряжение.
Низкое пониженное напряжение, доступное на вторичной обмотке трансформатора, используется для предполагаемого применения в электронных схемах, однако, прежде чем это вторичное напряжение может быть использовано, его необходимо сначала выпрямить, что означает, что напряжение должно быть преобразовано в постоянный ток. первый.
Например, если вторичная обмотка трансформатора рассчитана на 12 вольт, то полученные 12 вольт от вторичной обмотки трансформатора будут 12 вольт переменного тока через соответствующие провода.
Электронная схема никогда не может работать с переменным током, поэтому это напряжение должно быть преобразовано в постоянное.
Диод — это одно устройство, которое эффективно преобразует переменный ток в постоянный, есть три конфигурации, с помощью которых могут быть сконфигурированы основные конструкции источника питания.
Вы также можете узнать, как разработать настольный источник питания
Использование одного диода:
Самая простая и грубая форма конструкции источника питания — это тот, который использует один диод и конденсатор.Поскольку один диод будет выпрямлять только половину цикла сигнала переменного тока, для этого типа конфигурации требуется большой конденсатор выходного фильтра для компенсации вышеуказанного ограничения.
Фильтрующий конденсатор гарантирует, что после выпрямления на участках спада или убывания результирующей схемы постоянного тока, где напряжение имеет тенденцию к падению, эти участки заполняются и покрываются накопленной энергией внутри конденсатора.
Вышеупомянутая компенсация за счет накопленной энергии конденсаторов помогает поддерживать чистый и свободный от пульсаций выход постоянного тока, что было бы невозможно только с помощью одних диодов.
Для конструкции источника питания с одним диодом вторичная обмотка трансформатора должна иметь только одну обмотку с двумя концами.
Однако вышеупомянутая конфигурация не может считаться эффективной конструкцией источника питания из-за ее грубого полуволнового выпрямления и ограниченных возможностей формирования выходного сигнала.
Использование двух диодов:
Использование пары диодов для создания источника питания требует трансформатора с центральной вторичной обмоткой с ответвлениями. На схеме показано, как диоды подключаются к трансформатору.
Хотя два диода работают в тандеме и обрабатывают обе половины сигнала переменного тока и производят двухполупериодное выпрямление, используемый метод неэффективен, поскольку в любой момент используется только одна половина обмотки трансформатора. Это приводит к плохому насыщению сердечника и ненужному нагреву трансформатора, что делает этот тип конфигурации источника питания менее эффективной и обычной конструкцией.
Использование четырех диодов:
Это лучшая и общепринятая форма конфигурации источника питания с точки зрения процесса выпрямления.
Продуманное использование четырех диодов делает работу очень простой, достаточно только одной вторичной обмотки, насыщение сердечника идеально оптимизировано, что приводит к эффективному преобразованию переменного тока в постоянный.
На рисунке показано, как делается двухполупериодный выпрямленный источник питания с использованием четырех диодов и конденсатора фильтра с относительно низким номиналом.
Этот тип диодной конфигурации широко известен как мостовая сеть. Возможно, вы захотите узнать, как построить мостовой выпрямитель.
Все вышеперечисленные конструкции источников питания обеспечивают выходы с обычным регулированием и поэтому не могут считаться идеальными, они не обеспечивают идеальных выходов постоянного тока и поэтому нежелательны для многих сложных электронных схем. Кроме того, эти конфигурации не включают функции управления переменным напряжением и током.
Однако вышеупомянутые функции могут быть просто интегрированы в вышеуказанные конструкции, а не в последнюю двухполупериодную конфигурацию источника питания за счет введения одной ИС и нескольких других пассивных компонентов.
Полномостовой нерегулируемый источник питания с формулами
На схеме ниже изображен однорельсовый источник питания. Предохранитель устанавливается на пути провода под напряжением к трансформатору в целях безопасности. Токоведущий провод также подключается к клемме трансформатора 240 В; эта часть первичной обмотки находится довольно далеко от вторичной, что увеличивает безопасность устройства.
Заземление должно быть связано с любым открытым металлом и, если применимо, с экраном трансформатора. Указанные напряжения указаны в среднеквадратических вольтах и представляют собой напряжения переменного тока.Под нагрузкой выходное напряжение трансформатора составляет 6 В. Когда трансформатор не используется, напряжение может возрасти до 25%.
Выходную пульсацию можно рассчитать по следующей формуле:
V rip ≅ I load / C [7 x 10 -3 ]
Использование IC LM317 или LM338:
IC LM 317 — это универсальное устройство, которое обычно объединяется с источниками питания для получения хорошо регулируемых и регулируемых выходов напряжения / тока.Несколько примеров схем источника питания с использованием этой ИС
Поскольку указанная выше ИС может поддерживать максимум 1,5 А, для более высоких выходных токов можно использовать другое аналогичное устройство, но с более высокими номиналами. IC LM 338 работает точно так же, как LM 317, но может выдерживать ток до 5 ампер. Ниже показан простой дизайн.
Для получения фиксированных уровней напряжения ИС серии 78ХХ могут использоваться с описанными выше схемами питания. ИС 78XX подробно описаны для вашего обращения.
В настоящее время бестрансформаторные источники питания SMPS становятся фаворитами среди пользователей благодаря их высокой эффективности, высокой мощности, обеспечивающей функции при удивительно компактных размерах.
Хотя создание схемы источника питания SMPS в домашних условиях, безусловно, не для новичков в этой области, инженеры и энтузиасты, обладающие всесторонними знаниями в этой области, могут заняться построением таких схем в домашних условиях.
Вы также можете узнать об аккуратной конструкции блока питания с переключателем режимов.
Есть несколько других форм источников питания, которые могут быть построены даже начинающими любителями электроники и не требуют трансформаторов. Хотя эти типы цепей питания очень дешевы и просты в изготовлении, они не могут поддерживать большой ток и обычно ограничиваются 200 мА или около того.
Конструкция бестрансформаторного источника питания
Две концепции вышеупомянутых схем безтрансформаторного источника питания обсуждаются в следующих парах сообщений:
С использованием высоковольтных конденсаторов,
С помощью Hi-End ICs и FET
Обратная связь от одного из преданных читателей этого блога
Уважаемый Swagatam Majumdar,
Я хочу сделать блок питания для микроконтроллера и его зависимых компонентов …
Я хочу получить стабильные + 5V и +3.3 В от блока питания, я не уверен в возрасте усилителя, но я думаю, что всего 5 А должно быть достаточно, также будут мышь 5 В и клавиатура 5 В, а также 3 микросхемы SN74HC595 и 2 модуля SRAM по 512 КБ … Я действительно не знаю, к какой амплитуде нужно стремиться ….
Думаю, 5А достаточно? …. Мой ГЛАВНЫЙ вопрос: какой ТРАНСФОРМАТОР и какие ДИОДЫ? Я выбрал трансформатор после того, как прочитал где-то в Интернете, что мостовой выпрямитель вызывает ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ на 1,4 В в целом, и в вашем блоге выше вы заявляете, что мостовой выпрямитель вызывает повышение напряжения?..
ТАК Я не уверен (я не уверен, что я новичок в электронике) ….. ПЕРВЫЙ трансформатор, который я выбрал, был этот. Пожалуйста, посоветуйте мне, какой из них ЛУЧШЕ для моих нужд и какие ДИОДЫ тоже использовать …. Я хотел бы использовать блок питания для платы, очень похожей на эту ….
Пожалуйста, помогите мне и подскажите лучший способ сделать подходящий сетевой блок питания 220/240 В, который дает мне СТАБИЛЬНЫЕ 5 В и 3,3 В для использования с моим дизайном. Заранее спасибо.
Как получить постоянные 5 В и 3 В от цепи питания
Здравствуйте, вы можете добиться этого, просто используя микросхему 7805 для получения 5 В и добавив пару диодов 1N4007 к этим 5 В для получения примерно 3.3В.
5 ампер выглядит слишком высоко, и я не думаю, что вам потребуется такой высокий ток, если только вы не используете этот источник питания с внешним каскадом драйвера, несущим более высокие нагрузки, такие как светодиод высокой мощности или двигатель и т. Д.
Итак, я Я уверен, что ваше требование может быть легко выполнено с помощью вышеупомянутых процедур.
для питания MCU с помощью описанной выше процедуры вы можете использовать 0-9 В или 0-12 В с током 1 ампер, диоды могут быть 1N 4007 x 4 контакта
Диоды упадут на 1.4 В, когда на входе постоянный ток, но когда это переменный ток, например, от сети, выход будет увеличен в 1,21 раза.
Обязательно используйте конденсатор 2200 мкФ / 25 В после моста для фильтрации.
Надеюсь, эта информация просветит вас и ответит на ваши вопросы.
На изображении выше показано, как получить постоянные 5 В и 3,3 В из заданной цепи питания.
Как получить переменное напряжение 9 В от IC 7805
Обычно IC 7805 рассматривается как фиксированный стабилизатор напряжения 5 В.Однако с помощью простого обходного пути ИС можно превратить в схему переменного регулятора напряжения от 5 В до 9 В, как показано выше.
Здесь мы видим, что предустановка на 500 Ом добавлена к центральному контакту заземления ИС, что позволяет ИС выдавать повышенное выходное значение до 9 В с током 850 мА. Предустановку можно отрегулировать для получения выходных сигналов в диапазоне от 5 В до 9 В.
Чтобы получить повышенное выходное напряжение от микросхемы 7812, вы можете обратиться к этому сообщению!
Создание фиксированной схемы стабилизатора 12 В
На приведенной выше диаграмме мы можем увидеть, как обычная микросхема стабилизатора 7805 может быть использована для создания фиксированного регулируемого выхода 5 В.
Если вы хотите получить фиксированный регулируемый источник питания 12 В, ту же конфигурацию можно применить для получения требуемых результатов, как показано ниже:
Регулируемый источник питания 12 В, 5 В
Теперь предположим, что у вас есть схемы, требующие двойное питание в диапазоне фиксированных 12В и регулируемых 5В.
Для таких приложений описанная выше конструкция может быть просто изменена путем использования ИС 7812, а затем ИС 7805 для получения требуемых выходных регулируемых источников питания 12 В и 5 В вместе, как показано ниже:
Проектирование простого двойного источника питания
Во многих схемах, особенно в тех, которые используют операционные усилители, двойной источник питания становится обязательным для включения питания +/- и заземления в цепи.
Проектирование простого двойного источника питания на самом деле включает только источник питания с центральным отводом и мостовой выпрямитель, а также пару конденсаторов фильтров высокой емкости, как показано ниже:
Однако для достижения регулируемого двойного источника питания с желаемым уровнем двойное напряжение на выходе — это то, что обычно требует сложной конструкции с использованием дорогостоящих ИС.
Следующая конструкция показывает, насколько просто и дискретно можно сконфигурировать двойной источник питания с использованием нескольких BJT и нескольких резисторов.
Здесь Q1 и Q3 настроены как проходные транзисторы эмиттерного повторителя, которые определяют величину тока, которая может проходить через соответствующие выходы +/-. Здесь оно составляет около 2 ампер.
Выходное напряжение на соответствующих двойных шинах питания определяется транзисторами Q2 и Q4 вместе с их базовым резистивным делителем.
Уровни выходного напряжения можно соответствующим образом регулировать и настраивать, регулируя значения делителей потенциала, образованных резисторами R2, R3 и R5, R6.
Двойной источник питания с одним операционным усилителем
Если в вашей цепи остался дополнительный операционный усилитель, который требует двойного источника питания от одного источника, то, возможно, можно попробовать следующий простой двойной источник питания из конфигурации с одним операционным усилителем.
Резисторы R1 и R2 работают как высокоомные, и, следовательно, экономичный делитель напряжения. Операционный усилитель гарантирует, что искусственный потенциал земли всегда идентичен потенциалу между переходом R1 и R2. Соединение между R1 и R2 устанавливает взаимосвязь между парой выходных напряжений; если R1 и R2 имеют одинаковое значение, то для обоих выходных напряжений будет обеспечено одно и то же, что будет совершенно симметричным.
Это позволяет нам получить наиболее желаемую особенность схемы, а именно то, что соединение R1 / R2 не зависит от напряжения батареи! Дополнительным преимуществом этого активного делителя потенциала является то, что (в отличие от основной цепи резисторного делителя) он хорошо подстраивается к изменяющимся токам нагрузки, движущимся к линии заземления и от нее, особенно в отношении ситуаций с несимметричным током нагрузки. Вероятно, вы можете подумать об использовании разных вариантов операционных усилителей для этой схемы. 3140 и 324, как правило, являются фантастическим выбором, несмотря на то, что у них напряжение батареи всего 4.5 В. Имейте в виду, что максимальное напряжение, которое могут выдерживать эти ИС, не превышает 30 В, а максимальный ток нагрузки, который может выдерживать операционный усилитель, также будет зависеть от типа операционного усилителя.
Проектирование источника питания LM317 с фиксированными резисторами
Чрезвычайно простой источник напряжения / тока на основе LM317T, который можно использовать для зарядки никель-кадмиевых элементов или в любое время, когда необходим практический источник питания, показан ниже.
Это несложное предприятие для новичка, которое может быть сконструировано, и оно предназначено для использования со съемным сетевым адаптером, обеспечивающим нерегулируемый d.c. выход. IC1 на самом деле представляет собой регулируемый регулятор типа LM317T.
Поворотный переключатель S1 выбирает настройку (постоянный ток или постоянное напряжение) вместе со значением тока или напряжения. Регулируемое напряжение может быть получено на SK3, а ток — на SK4.
Обратите внимание на наличие регулируемой настройки (положение 12), которая позволяет настраивать переменное напряжение с помощью потенциометра VR1.
Номиналы резисторов должны быть изготовлены из ближайших возможных фиксированных значений, при необходимости размещенных последовательно.
Резистор R6 рассчитан на 1 Вт, а R7 на 2 Вт, хотя оставшаяся часть может составлять 0,25 Вт. Регулятор напряжения IC1 317 необходимо установить на какой-нибудь радиатор, размер которого определяется необходимыми входными и выходными напряжениями и токами.
9.2: Схемы источников питания — рабочая сила LibreTexts
Существует три основных типа источников питания: нерегулируемый (также называемый грубой силой ), линейно регулируемый и переключающий . Четвертый тип схемы источника питания, называемый с регулируемой пульсацией, , представляет собой гибрид между схемами «грубой силы» и «переключением» и заслуживает отдельного раздела.
нерегулируемый
Нерегулируемый источник питания — самый примитивный тип, состоящий из трансформатора, выпрямителя и фильтра нижних частот. Эти источники питания обычно демонстрируют большое количество пульсаций напряжения (то есть быстро меняющуюся нестабильность) и другие «шумы» переменного тока, накладываемые на мощность постоянного тока. Если входное напряжение изменяется, выходное напряжение будет изменяться пропорционально. Преимущество нерегулируемых поставок в том, что они дешевы, просты и эффективны.
линейно регулируемый
Линейный регулируемый источник питания — это просто «грубый» (нерегулируемый) источник питания, за которым следует транзисторная схема, работающая в «активном» или «линейном» режиме, отсюда и название «линейный стабилизатор ».(В ретроспективе это очевидно, не так ли?) Типичный линейный регулятор предназначен для вывода фиксированного напряжения для широкого диапазона входных напряжений, и он просто сбрасывает любое избыточное входное напряжение, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение на нагрузку. Это чрезмерное падение напряжения приводит к значительному рассеиванию мощности в виде тепла. Если входное напряжение станет слишком низким, транзисторная схема потеряет стабилизацию, что означает, что она не сможет поддерживать постоянное напряжение. Он может только снизить избыточное напряжение, но не восполнить недостаток напряжения в цепи грубой силы.Следовательно, вы должны поддерживать входное напряжение как минимум на 1–3 вольт выше желаемого выходного напряжения, в зависимости от типа регулятора. Это означает, что эквивалент мощности не менее от 1 до 3 вольт, умноженный на ток полной нагрузки, будет рассеиваться схемой регулятора, генерируя много тепла. Это делает источники питания с линейной регулировкой неэффективными. Кроме того, чтобы избавиться от всего этого тепла, они должны использовать большие радиаторы, которые делают их большими, тяжелыми и дорогими.
Переключение
Импульсный регулируемый источник питания («переключатель») — это попытка реализовать преимущества схем с прямым и линейным регулированием (компактность, эффективность и дешевизна, но также «чистое» стабильное выходное напряжение).Импульсные источники питания работают по принципу выпрямления входящего переменного напряжения линии электропередачи в постоянный ток, преобразования его в высокочастотный прямоугольный переменный ток через транзисторы, работающие как переключатели включения / выключения, повышая или понижая это напряжение переменного тока с помощью легкого веса. трансформатор, затем выпрямляет выход переменного тока трансформатора в постоянный ток и фильтрует его для конечного выхода. Регулировка напряжения достигается путем изменения «рабочего цикла» инверсии постоянного тока в переменный на первичной стороне трансформатора. Помимо меньшего веса из-за меньшего сердечника трансформатора, коммутаторы имеют еще одно огромное преимущество перед двумя предыдущими конструкциями: этот тип источника питания может быть сделан настолько независимым от входного напряжения, что он может работать в любой системе электроснабжения в мире. ; они называются «универсальными» источниками питания.
Обратной стороной коммутаторов является то, что они более сложны и из-за своей работы имеют тенденцию генерировать много высокочастотных «шумов» переменного тока в линии электропередачи. Большинство коммутаторов также имеют на своих выходах значительные пульсации напряжения. У более дешевых типов этот шум и пульсации могут быть такими же сильными, как и для нерегулируемого источника питания; Такие коммутаторы начального уровня не бесполезны, потому что они по-прежнему обеспечивают стабильное среднее выходное напряжение, и есть «универсальные» входные возможности.
Дорогие коммутаторы не имеют пульсаций и имеют почти такой же низкий уровень шума, как у некоторых линейных типов; эти переключатели обычно столь же дороги, как и линейные источники питания.Причина использования дорогого коммутатора вместо хорошего линейного в том, что вам нужна универсальная совместимость с энергосистемой или высокая эффективность. Высокая эффективность, легкий вес и небольшие размеры — вот причины, по которым импульсные источники питания почти повсеместно используются для питания цифровых компьютерных схем.
Регулируемая пульсация
Источник питания с пульсирующим регулированием является альтернативой линейно регулируемой проектной схеме: источник питания «грубой силы» (трансформатор, выпрямитель, фильтр) составляет «входной конец» схемы, но транзистор работает строго в его включенном состоянии. В режиме выключения (насыщение / отсечка) мощность постоянного тока передается на большой конденсатор по мере необходимости для поддержания выходного напряжения между высоким и низким заданным значением.Как и в переключателях, транзистор в стабилизаторе пульсаций никогда не пропускает ток, находясь в «активном» или «линейном» режиме в течение значительного промежутка времени, что означает, что очень мало энергии будет потрачено впустую в виде тепла. Однако самым большим недостатком этой схемы регулирования является необходимое присутствие некоторой пульсации напряжения на выходе, поскольку напряжение постоянного тока изменяется между двумя уставками управления напряжением. Кроме того, эта пульсация напряжения изменяется по частоте в зависимости от тока нагрузки, что затрудняет окончательную фильтрацию постоянного тока.
Цепи регулятора пульсаций, как правило, немного проще схемы переключателя, и им не нужно обрабатывать высокие напряжения в линии питания, с которыми должны работать переключающие транзисторы, что делает их более безопасными в эксплуатации.
Как спроектировать регулируемый источник питания
Производительность каждой электронной системы или электронной схемы зависит от источника питания, который питает эту схему или систему. Он обеспечивает требуемый
Рис. 1: Принципиальная схема проектирования регулируемого источника питания
тока в цепи.Любой посторонний шум в этом источнике питания может вызвать проблемы в работе или работе схемы. Если есть какое-либо отклонение в этом уровне питания, цепь может работать неправильно. От этого зависит точность и точность работы схемы. В некоторых схемах все калибровки выполняются на этом уровне напряжения. Таким образом, все эти калибровки становятся ложными при колебаниях уровня подачи.
Есть два типа источников питания: нерегулируемый источник питания, регулируемый источник питания.Нерегулируемый источник питания используется в некоторых цепях, где требуется незначительное изменение требуемого тока нагрузки. Ток нагрузки остается фиксированным или отклонение очень мало. Узнайте больше об этом интересном проекте источника питания.
Производительность каждой электронной системы или электронной схемы зависит от источника питания, который питает схему или систему. Он обеспечивает необходимый ток в цепи. Любой посторонний шум в этом источнике питания может вызвать проблемы в работе или работе схемы.Если есть какое-либо отклонение в этом уровне питания, цепь может работать неправильно. От этого зависит точность и точность работы схемы. В некоторых схемах все калибровки выполняются на этом уровне напряжения. Таким образом, все эти калибровки становятся ложными при колебаниях уровня подачи.
Есть два типа блоков питания
1) Нерегулируемый источник питания
2) Регулируемый источник питания
Нерегулируемый источник питания используется в некоторых цепях, где требуется незначительное изменение требуемого тока нагрузки.Ток нагрузки остается фиксированным или отклонение очень мало. Потому что в таком предложении
1) Выходное напряжение уменьшается с увеличением тока нагрузки
2) Пульсации выходного напряжения увеличиваются с увеличением тока нагрузки
Таким образом, этот тип источника питания нельзя использовать там, где часто наблюдается заметное изменение тока нагрузки. Но хотя многие схемы работают с нерегулируемым питанием, потому что для этого требуется очень мало компонентов, конструкция также очень проста. Также допустимы некоторые колебания уровня питания из-за изменения тока нагрузки.Регулируемый источник питания требуется в цифровых схемах, в схемах, в которых компоненты не могут выдерживать даже 1% -ное изменение уровня питания, например, микроконтроллер, микропроцессор и т. Д.
Итак, здесь я даю процедуру разработки регулируемого источника питания, которая означает, какие компоненты должны быть выбраны для получения требуемого регулируемого выходного напряжения с требуемым током. Процедура требует расчетов, основанных на некоторых уравнениях проектирования, некоторых допущениях и приближениях, которые мы должны принять во время проектирования.
Учитывать следующее уведомление
E rms : действующее значение переменного напряжения (вторичное напряжение трансформатора)
E m : максимальное значение переменного напряжения
В dcNL : постоянное напряжение без нагрузки
В dcFL : постоянное напряжение полной нагрузки
R o : внутреннее сопротивление
I L : выходной ток полной нагрузки
В Lmin : минимальное выходное напряжение от нерегулируемого источника питания
В rms : среднеквадратичное значение пульсаций
? В o : выбрать напряжение пульсации
Следующие уравнения — соотношения используются при проектировании источника питания
В dcNL = E м = E rms /1.41
В dcFL = В dcNL — R o I L
? V o = I L / (200 C)
? В o = 3,5 В действующее значение
В Lmin = V dcFL — ? V o /2
Итак, приступим к проектированию
AIM: Конструкция регулируемого источника питания на 5 В при 1 А
Процедура:
Нам нужно спроектировать 2 отдельные секции
1) Нормативный раздел
2) Нерегулируемый раздел
Конструкция регулируемого участка —
Шаг 1: выберите микросхему регулятора напряжения
Поскольку мы разрабатываем регулируемый источник питания, нам необходим чип регулятора напряжения.Доступно очень много микросхем регуляторов напряжения. Они широко классифицируются по различным категориям на основе
.1) Полярность: положительная, отрицательная или двойная
2) Фиксированный выход или переменный выход
3) Требуемый выходной ток от 0,1 A до 5 A
Здесь нам требуется фиксированный и положительный источник питания с током 1 А. Поэтому мы должны выбрать микросхему регулятора напряжения LM7805.
Шаг 2: входной-выходной емкостный фильтр
Входной конденсатор необходим для подавления или минимизации любых пульсаций или колебаний входного сигнала, подаваемого на микросхему регулятора.Его типичное значение составляет 0,33 мкФ, как указано в таблице данных. Этим можно пренебречь, если микросхема регулятора подключена очень близко к фильтрующему конденсатору выпрямителя. Требуется только при расстоянии между выходом выпрямителя и входом регулятора.
Выходной конденсатор необходим для подавления любых всплесков или скачков фиксированного выходного напряжения, которые могут возникнуть из-за переходных изменений входного переменного тока. Его типичное значение составляет 0,1 мкФ, как указано в таблице данных.
На этом проектирование регулируемой секции завершено.
Конструкция нерегулируемого участка —
Питает регулируемый участок. Свой выпрямитель + фильтр. Самое необходимое, что входное напряжение, подаваемое этой секцией в регулируемую секцию, должно быть как минимум на 3 В выше требуемого выходного напряжения. Это известно как «запас » для микросхемы регулятора. Это дает нам
V Lmin = V op + высота
= 5 + 3
= 8 В
Для этого раздела необходимо выбрать трансформатор, диод и конденсатор.
Шаг 3: выбор конденсатора
Предположим, что конденсатор представляет собой электролитический конденсатор емкостью 1000 мкФ. Нам нужно узнать его рабочее напряжение постоянного тока WLDC, но это зависит от V dcNL как
WLDC = V dcNL + 20% V dcNL
Итак, найдя V dcNL , мы можем его вычислить.
Из этого значения конденсатора мы можем найти? V o как
? V o = I L / (200 C)
Так для I L = 1 A и C = 1000 мкФ
? V o = 1/200 × 1000 × 10 -6
= 5 В
От? V o и V Lmin , V dcFL можно рассчитать как
В dcFL = В Lmin + ? В или /2
= 8 + 5/2
= 10.5 В
V dcFL связан с V dcNL как
В dcNL = В dcFL + R o I L
R o значение между 6? до 10 ?. Предполагая, что R o как 8?
В dcNL = 10,5 + 8 × 1
= 18,5 В
Теперь рассчитайте требуемый WLDC
WLDC = V dcNL + 20% V dcNL
= 18.5 + 3,7
= 22,2 В
Мы всегда должны стремиться к более высокой стоимости, чем эта. Итак, выберите конденсатор с WLDC на 25 В. Итак, в итоге наш конденсатор
.C = 1000 мкФ при 25 В
Шаг 4: выбор диода
Выбор диода означает определение текущей емкости и PIV диода.
1. Допустимый ток I C > I L , что означает, что Ic может составлять 1 А или более
2.PIV = V dcNL + 20% V dcNL = 22,2. снова иду на более высокое значение, которое составляет 25 В
Наконец необходимые диоды с
D = 1A при 25 В
Этим критериям удовлетворяют все диоды серий 1N4004, 1N4007, 1N4009.
Шаг 5: выбор трансформатора
Действующее значение выходной мощности трансформатора равно
.E rms = E m /1.41
Но E m = V dcNL., So
E rms = V dcNL / 1.41
= 18,5 / 1,41
= 13,12 В переменного тока
Таким образом, мы можем выбрать либо
- 1) Центральный ответвительный трансформатор 9 — 0 — 9 или 7, 5 — 0 — 7.5 вторичное напряжение
- 2) Трансформатор Без центрального отвода или 0-15 или 0-18 вторичного напряжения
Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора должен быть не менее 1,8 I L . Это означает, что номинальный ток может составлять 2 А.
Наконец, выберите трансформатор с
T = 230/15 В переменного тока при 2 А
Схема окончательного дизайна показана на вкладке принципиальной схемы.
]]> ]]> Принципиальные схемыВ рубрике: Проекты электроники
С тегами: регулируемый источник питания
Регулируемый источник питания »Примечания к электронике
Источники питания с линейной стабилизацией могут обеспечивать чрезвычайно низкий уровень выходного шума и хорошую стабилизацию, но за счет размера и эффективности..
Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
Линейный источник питания
Шунтирующий регулятор
Регулятор серии
Ограничитель тока
Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **
См. Также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания
Линейные источники питания широко используются из-за преимуществ, которые они предлагают с точки зрения общей производительности, а также эта технология очень хорошо зарекомендовала себя, поскольку была доступна уже много лет.
Хотя линейные источники питания могут быть не такими эффективными, как импульсные источники питания, они обеспечивают лучшую производительность и поэтому используются во многих приложениях, где шум имеет большое значение.
Одна из основных областей, где почти всегда используются линейные источники питания, — это аудиовизуальные приложения, усилители Hi-Fi и тому подобное. Здесь шум и всплески переключения от импульсных источников питания могут вызвать проблемы — при этом говорится, что SMPS постоянно улучшают производительность, но линейные источники, как правило, используются большую часть времени.
Типовой регулируемый линейный источник питания для лабораторных стендовОсновы линейного источника питания
Источники питания с линейной стабилизацией получили свое название от того факта, что в них используются линейные, т. Е. Не коммутационные методы, для регулирования выходного напряжения источника питания. Термин линейный источник питания означает, что источник питания регулируется для обеспечения правильного напряжения на выходе.
Измеряется напряжение, и этот сигнал подается обратно, обычно в какой-либо дифференциальный усилитель, где он сравнивается с опорным напряжением, и результирующий сигнал используется для обеспечения того, чтобы на выходе оставалось требуемое напряжение.
Иногда измерение напряжения может осуществляться на выходных клеммах, а в некоторых случаях — непосредственно на нагрузке. Дистанционное измерение используется там, где могут быть омические потери между источником питания и нагрузкой. Часто лабораторные принадлежности имеют такую возможность.
Различные линейные источники питания будут иметь разные схемы и включать разные схемные блоки, если требуются дополнительные возможности, но они всегда будут включать в себя базовые блоки, а также некоторые дополнительные дополнительные.
Входной трансформатор питания
Поскольку многие регулируемые источники питания получают питание от сети переменного тока, для линейных источников питания часто используется понижающий или иногда повышающий трансформатор. Это также служит для изоляции источника питания от сетевого входа в целях безопасности.
Трансформатор обычно представляет собой относительно большой электронный компонент, особенно если он используется в линейно регулируемом источнике питания большей мощности. Трансформатор может значительно увеличить вес источника питания, а также может быть довольно дорогостоящим, особенно для более мощных.
В зависимости от используемого выпрямителя трансформатор может быть с одной вторичной обмоткой или с центральным ответвлением. Также могут присутствовать дополнительные обмотки, если требуются дополнительные напряжения.
Для старинных радиоприемников и другой старинной электронной электроники многократные вторичные обмотки были обычным явлением. Обычно основная вторичная обмотка имела отводы по центру, чтобы обеспечить двухполупериодное выпрямление с помощью двойного диодного клапана или трубчатого выпрямителя, а для вентильных или трубчатых нагревателей требовались дополнительные вторичные обмотки — часто 5 вольт для выпрямителя, а затем 6.3в для самих клапанов / трубок.
Выпрямитель
Поскольку вход от источника переменного тока является переменным, его необходимо преобразовать в формат постоянного тока. Доступны различные формы выпрямительной схемы.
Самая простая форма выпрямителя, которую можно использовать в источнике питания, — это одиночный диод, обеспечивающий полуволновое выпрямление. Этот подход обычно не используется, потому что сложнее удовлетворительно сгладить вывод.
Обычно используется двухполупериодное выпрямление с использованием обеих половин цикла.Это обеспечивает более легкое сглаживание формы волны.
Есть два основных подхода к обеспечению полуволнового выпрямления. Один из них — использовать трансформатор с отводом от центра и два диода. Другой — использовать одну обмотку на трансформаторе источника питания и использовать мостовой выпрямитель с четырьмя диодами. Поскольку диоды очень дешевы, а стоимость трансформатора с центральным ответвлением выше, наиболее распространенным подходом в наши дни является использование мостового выпрямителя.
Примечание по схемам диодного выпрямителя:
Диодные выпрямительные схемы используются во многих областях, от источников питания до радиочастотной демодуляции.В схемах диодного выпрямителя используется способность диода пропускать ток только в одном направлении. Есть несколько разновидностей от полуволнового до двухполупериодного, мостовые выпрямители, пиковые детекторы и многое другое.
Подробнее о Диодные выпрямительные схемы
Даже для регуляторов с питанием от постоянного тока на входе может быть установлен выпрямитель для защиты от обратного подключения источника питания.
Электропитание сглаживающее
После выпрямления из сигнала переменного тока необходимо сглаживать постоянный ток, чтобы удалить изменяющийся уровень напряжения.Для этого используются большие емкостные конденсаторы.
Сглаживающее действие накопительного конденсатораВ сглаживающем элементе схемы используется большой конденсатор. Он заряжается по мере того, как сигнал, поступающий от выпрямителя, достигает своего пика. По мере того, как напряжение выпрямленной формы волны падает, как только напряжение становится ниже напряжения конденсатора, конденсатор начинает подавать заряд, поддерживая напряжение до тех пор, пока не появится следующая нарастающая форма волны от выпрямителя.
Сглаживание не идеальное, и всегда будет некоторая остаточная пульсация, но это позволяет устранить огромные колебания напряжения.
Линейные регуляторы питания
Большинство источников питания в наши дни обеспечивают регулируемую мощность. С современной электроникой довольно просто и не слишком дорого включить линейный стабилизатор напряжения. Это обеспечивает постоянное выходное напряжение независимо от нагрузки — в указанных пределах.
Поскольку многие электронные компоненты, электронные устройства и т. Д. Требуют аккуратно обслуживаемых источников питания, регулируемый источник питания является необходимостью.
Существует два основных типа линейных источников питания:
- Шунтирующий регулятор: Шунтирующий регулятор менее широко используется в качестве основного элемента в линейном регуляторе напряжения.Для этой формы линейного источника питания переменный элемент размещается поперек нагрузки. Сопротивление истока установлено последовательно со входом, а шунтирующий стабилизатор регулируется таким образом, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным.
Источник питания рассчитан на заданный ток, и с приложенной нагрузкой шунтирующий регулятор поглощает любой ток, не требуемый нагрузкой, так что выходное напряжение сохраняется.
- Регулятор серии: Это наиболее широко используемый формат линейного регулятора напряжения.Как следует из названия, в цепь помещается последовательный элемент, и его сопротивление изменяется с помощью управляющей электроники, чтобы гарантировать, что правильное выходное напряжение генерируется для потребляемого тока.
Блок-схема последовательного регулятора напряжения
На этой блок-схеме опорное напряжение используется для управления последовательным элементом, который может быть биполярным транзистором или полевым транзистором. Эталоном может быть просто напряжение, снятое с источника эталонного напряжения, например электронный компонент, такой как стабилитрон.
Более обычный подход состоит в том, чтобы выбрать выходное напряжение и подать его в дифференциальный усилитель для сравнения выходного сигнала с эталоном, а затем использовать его для управления схемой элемента конечного прохода.
Оба этих типа линейных регуляторов используются в источниках питания, и хотя последовательный стабилизатор используется более широко, в некоторых случаях также используется шунтирующий регулятор.
Преимущества / недостатки линейного источника питания
Использование любой технологии часто представляет собой тщательный баланс нескольких преимуществ и недостатков.Это справедливо для линейных источников питания, которые имеют ряд явных преимуществ, но также имеют свои недостатки.
Преимущества линейного блока питания
- Установленная технология: Линейные источники питания широко используются в течение многих лет, а их технология хорошо отработана и изучена.
- Низкий уровень шума: Использование линейной технологии без какого-либо переключающего элемента означает, что шум сведен к минимуму, и теперь обнаруживаются раздражающие всплески, обнаруживаемые в импульсных источниках питания.
Линейный БП Недостатки
- КПД: Принимая во внимание тот факт, что линейный источник питания использует линейную технологию, он не особенно эффективен. Эффективность около 50% не является чем-то необычным, а при некоторых условиях может предлагать гораздо более низкие уровни.
- Рассеивание тепла: Использование последовательного или параллельного (реже) регулирующего элемента означает, что рассеивается значительное количество тепла, и его необходимо удалить.