Импульсный блок питания своими руками – ТОП-3 схем

Импульсные блоки питания — принцип работы и особенности

Основная особенность импульсных источников питания — увеличение рабочей частоты, которая в сотни раз превышает частоту сети 50 Гц.На высоких частотах при минимальном количестве витков в обмотках можно получить высокие напряжения. Например, для получения выходного напряжения 12 Вольт при токе 1 Ампер (в случае сетевого трансформатора) необходимо намотать 5 витков проводом сечением примерно 0,6-0,7 мм.
Если речь идет об импульсном трансформаторе, схема возбуждения которого работает на частоте 65 кГц, то для получения 12 Вольт при токе 1А достаточно намотать проводом 0,25-0,3 мм всего 3 витка. Вот почему многие производители электроники используют импульсные блоки питания.
Однако, несмотря на то, что такие агрегаты намного дешевле, компактнее, имеют большую мощность и малый вес, имеют электронную начинку, они менее надежны, чем сетевой трансформатор. Доказать их ненадежность очень просто — возьмите любой импульсный блок питания без защиты и закоротите выходные клеммы. В лучшем случае диск выйдет из строя, в худшем — взорвется, и никакой предохранитель не спасет диск.
Практика показывает, что предохранитель в импульсном блоке питания перегорает в последнюю очередь, сначала выходят из строя силовые переключатели и главный генератор, затем поочередно все части схемы.
Импульсные источники питания имеют ряд защит как на входе, так и на выходе, но они не всегда спасают. Для ограничения пускового тока при пуске схемы почти все ИИП мощностью более 50 Вт используют термистор, который находится на входе схем.
Давайте теперь посмотрим на 3 лучшие импульсные схемы питания, которые вы можете собрать вручную.

Простой импульсный блок питания своими руками

Рассмотрим, как сделать простейший миниатюрный импульсный блок питания. Изготовить прибор по представленной схеме сможет любой начинающий радиолюбитель. Он не только компактен, но и работает в широком диапазоне напряжений питания.
Самодельный импульсный блок питания имеет сравнительно небольшую мощность, в пределах 2 Вт, но при этом буквально неразрушим, даже длительных коротких замыканий не боится.

Простая схема импульсного источника питания
Источник питания — маломощный импульсный источник питания самогенераторного типа, установленный на одиночном транзисторе. Автогенератор питается от сети через токоограничивающий резистор R1 и однополупериодный выпрямитель в виде диода VD1.

Простой импульсный силовой трансформатор
Импульсный трансформатор имеет три обмотки: коллекторную или первичную, базовую и вторичную.

Важным моментом является обмотка трансформатора — как на печатной плате, так и на схеме есть начала обмоток, поэтому никаких проблем возникнуть не должно. Количество витков обмоток мы позаимствовали у трансформатора для зарядки сотовых телефонов, так как схема практически такая же, количество обмоток такое же.
Сначала наматываем первичную обмотку, которая состоит из 200 витков, сечением провода от 0,08 до 0,1 мм. Затем кладем изоляцию и этим же проводом наматываем базовую обмотку, которая содержит от 5 до 10 витков.
Сверху наматываем выходную обмотку, количество ее витков зависит от необходимого напряжения. В среднем это оказывается около 1 вольт на оборот.

Сердечник трансформатора можно найти в неработающих блоках питания сотовых телефонов, драйверах светодиодов и других маломощных блоках питания. Как правило, они строятся на основе несимметричных схем, в состав которых входит требуемый трансформатор.

Сердечник трансформатора
Один момент: привод несимметричный и между половинками сердечника должен быть немагнитный зазор. Он находится на сердечниках зарядных устройств для сотовых телефонов. Пространство относительно небольшое (достаточно полмиллиметра). Если трансформатора с зазором нет, его можно сделать искусственно, поместив между половинками сердечника слой офисной бумаги.

Готовый трансформатор
Собираем готовый трансформатор, стягиваем половинки сердечника скотчем или плотно склеиваем суперклеем.

Плата в сборе без трансформатора
Схема не имеет стабилизации выходного напряжения и узлов защиты, но не боится коротких замыканий. При коротком замыкании ток в первичной цепи естественно увеличивается, но он ограничивается вышеупомянутым резистором, поэтому все лишнее рассеивается на резисторе в виде тепла, так что блок можно безопасно замкнуть даже на длительное время. Это решение снижает эффективность блока питания в целом, но делает его практически неразрушимым, в отличие от самих зарядных устройств для мобильных телефонов.

Самый простой импульсный блок питания
Указанный резистор ограничивает входной ток до 14,5 мА. По закону Ома, зная напряжение в сети, можно легко рассчитать мощность, которая находится в районе 3,3 Вт. Это входная мощность, с учетом КПД преобразователя выходная мощность будет на 20-30% ниже этой. Мощность можно увеличить, уменьшив сопротивление указанного резистора.
Силовой транзистор представляет собой биполярный транзистор с обратной проводимостью малой мощности с высоким напряжением. Подойдут такие клавиши, как MJE13001, 13003, 13005. Более мощные ставить смысла нет, достаточно первого варианта.
На выходе схемы установлен выпрямитель на основе импульсного диода, для уменьшения потерь можно использовать диод Шоттки, рассчитанный на ток 1А. Далее идет конденсатор фильтра, светодиод питания и пара резисторов.

Что касается недостатков схемы:
Ограниченная выходная мощность: чтобы построить на этой основе блок питания на 10-20 Вт, необходимо уменьшить сопротивление и увеличить мощность. Это нужно, чтобы нагрев не выходил за пределы, но это неудобно и увеличивает габариты блока питания.
Ограничительный резистор на входе немного снижает КПД, но все равно снижает его. Но за счет этого обеспечивается безопасная работа агрегата.
Подобные схемы используются там, где требуется мощность в диапазоне 3-5 Вт, например, этот блок предназначен для питания небольшого кулера, поэтому мощность ограничена до 2 Вт.
У такого простого импульсного источника питания есть много областей применения, поскольку он гальванически изолирован от сети, поэтому он безопасен и его выходное напряжение никоим образом не связано с сетью. Отличный вариант для питания светодиодов, охлаждающих вентиляторов, питания некоторых маломощных цепей и многого другого.

Видео об этом блоке питания:

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило № 2: Для высококачественного ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр сигналов ввода / вывода.

важно понимать, что высокочастотные импульсы играют двоякую роль:

1. ч / ч помехи могут исходить от домашней сети к источнику питания;
2. высокочастотные импульсы тока генерируются встроенным преобразователем и отправляются от него в бытовую проводку.

Причины появления помех в домашней сети:

• апериодические составляющие переходных процессов, возникающие при переключении мощных нагрузок;
• работа близлежащих устройств с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых двигателей, силовых трансформаторов;
• последствия подавленных импульсов молнии и других факторов, в том числе наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу электронного оборудования, мобильных устройств и цифровых устройств. Они должны быть подавлены и заблокированы в конструкции импульсного источника питания.

В основе фильтра лежит индуктивность, состоящая из двух обмоток на сердечнике.

Дроссели могут быть разных размеров, намотаны толстой или тонкой проволокой на большие или маленькие сердечники.

Новичку достаточно запомнить одно простое правило: лучше всего работает фильтр с большой индуктивностью магнитопровода, большим количеством витков и сечением провода. (Принцип: чем больше, тем лучше.)

Катушка индуктивности имеет индуктивное сопротивление, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, проходящий через фазный или нулевой провод. При этом особого влияния на ток домашней сети он не оказывает.

Работа пускателя эффективно обеспечивается емкостными резисторами.

Конденсаторы выбраны для короткого замыкания сигналов помех, ослабленных индуктором V / H, направляя их к потенциалу земли.

Принцип работы фильтра высокочастотных помех от проникновения входных сигналов в блок питания показан на следующем изображении.

Конденсаторы Y устанавливаются между потенциалами земли с нулем и фазой. Их конструктивная особенность заключается в том, что в случае поломки они не могут создать внутреннее короткое замыкание и подать на корпус устройства 220 вольт.

Между фазной и нулевой цепями ставятся конденсаторы, выдерживающие 400 вольт, а точнее — 630 вольт, обычно в виде параллелепипеда.

Однако следует понимать, что ИБП в преобразователе напряжения сами корректируют сигнал и практически не мешают помехам. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

При использовании импульсного источника питания важно предотвратить излучение высокочастотного шума в домашнюю сеть. Эта возможность реализована другим решением.

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда находятся по пути интерференционного движения за стартером.

Третий контур фильтра высокого давления считается универсальным. Он объединил элементы первых двух. Конденсаторы Y в нем просто работают с обеих сторон каждого дросселя.

В более дорогих и надежных устройствах используется сложный фильтр с дополнительно подключенными катушками индуктивности и конденсаторами.

Сразу показываю расположение фильтров на всех цепях питателя: вход и выход.

Обратите внимание, что на выходном кабеле ИБП можно дополнительно установить ферритовый фильтр, состоящий из двух разделенных полуцилиндров или выполненный в виде единой детали, и подключить его к электронному устройству.

Пример его использования — импульсный блок питания для ноутбуков. Это четвертое применение фильтра.

Изготовление трансформатора

Поскольку у нас есть кольцо, его края, скорее всего, будут под углом 90 градусов, и если провод наматывать прямо на кольцо, можно повредить изоляцию краски и, как следствие, короткое замыкание между витками и Прийти. Чтобы исключить этот момент, края можно аккуратно обрезать напильником или обмотать изолентой X / B. После этого можно завернуть первичный.

Обмотав его, снова обматываем кольцо с первичной обмоткой изолентой.

Затем сверху наматываем вторичную обмотку, хотя здесь все немного сложнее.

Как видно в программе, вторичная обмотка имеет 6 + 6 витков и 6 жил. То есть нам нужно намотать две обмотки по 6 витков с 6 жилами провода 0,63 (можно выбрать, написав сначала в поле с желаемым диаметром провода). Или еще проще, нужно намотать 1 обмотку, 6 витков с 6 сердечниками и потом снова столько же. Чтобы упростить этот процесс, можно и даже нужно обернуть его двумя шинами (жилы bus-6 одной обмотки), чтобы избежать перекоса напряжения (хотя он может быть, но небольшой и часто не критичный).

При желании вторичную обмотку можно изолировать, но это не обязательно. Теперь, после этого, припаиваем трансформатор с первичной обмоткой к плате, вторичную к выпрямителю, а выпрямитель, который я использовал, униполярный со средней точкой.

Расход меди, конечно, выше, но потери меньше (следовательно, меньше нагрев) и можно использовать только диодную сборку с источником питания ATX, который вышел из строя или просто не работает. Первое зажигание нужно проводить лампочкой, входящей в блок питания, в моем случае я просто извлек предохранитель, и вилка лампы отлично вставляется в ее патрон.

Если лампа вспыхнула и погасла, это нормально, так как сетевой конденсатор был заряжен, но у меня не было этого явления, либо из-за термистора, либо из-за того, что я временно поставил конденсатор только на 82 мкФ, или, может быть, он подает все запускается плавно. Соответственно, если проблем нет, можно подключить SMPS к сети. При нагрузке 5-10А я не опускал ниже 12В, а это то, что нужно для питания автомобильных усилителей!

Проверка

Чтобы правильно собрать блок питания, нужно тщательно продумать установку полярных элементов, а также уделить внимание при работе с сетевым напряжением. После отключения агрегата от источника питания в цепи не должно оставаться опасного напряжения. При правильной сборке последующая регулировка не производится.

проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:

1. Включаем в схему, на выходе лампочку, например, 12 вольт. При первом коротком запуске свет должен гореть. Также стоит обратить внимание на то, что все элементы не должны нагреваться. Если что-то перегревается, значит схема собрана неправильно.
2. При втором запуске измеряем текущее значение тестером. Даем блоку поработать достаточно долго, чтобы убедиться в отсутствии нагревательных элементов.

К тому же будет излишне проверять все элементы тестером на наличие большого тока после отключения питания.

Совет по сборке:

1. Как отмечалось ранее, работа импульсного источника питания зависит от обратной связи. Рассматриваемая схема не требует специальной организации обратной связи и различных силовых фильтров.
2. Особое внимание следует уделить выбору полевых транзисторов. В этом случае рекомендуется использовать полевые транзисторы с ИК-подсветкой, которые известны своей устойчивостью к тепловому разрешению. По заявлению производителя, они могут стабильно работать до 150 градусов по Цельсию. Однако в этой схеме они не перегреваются, что можно назвать очень важной характеристикой.
3. Если транзисторы постоянно греются, то следует установить активное охлаждение. Как правило, это веер.

Как собрать: пошаговая инструкция

Для желающих собрать импульсный блок питания своими руками представляем несколько схем сборки.

Самый простой вариант маломощного импульсного блока питания

Рассмотрим схему импульсного блока питания мощностью до 2 Вт. Выпрямитель и фильтр в нем собраны на резисторе R1 (от 25 до 50 Ом), диоде VD1 и конденсаторе C1 (20,0 мкФ, 400 В). Преобразователем высокой частоты служит автогенератор, собранный на транзисторе VT1, трансформаторе TR1, резисторе цепи задания частоты R2 (470 кОм) и конденсаторе C2 (3300 пкФ, 1000 В). Напряжение, снимаемое с выходной обмотки трансформатора, выпрямляется диодом VD2 и сглаживается электролитическим конденсатором С3 (47 пФ, 50 В).

В качестве сердечника для трансформатора подойдет любой трансформатор от неработающего трансформатора, используемый для зарядки сотового телефона или другого маломощного источника питания. Намотка происходит в следующем порядке:

• сначала наматываем 200 витков первичной обмотки медным проводом сечением 0,08-0,1 мм;
• изолируем первичную обмотку и наматываем этим же проводом 5 витков базовой обмотки;
• делаем обмотку вторичной обмотки. Диаметр проволоки — 0,4 мм. Количество витков зависит от того, какое напряжение должно быть получено на выходе из расчета один виток на вольт.

Готовый трансформатор стягиваем изолентой или изолентой.

Однотактный, обратноходовый импульсный блок питания

Рассмотрим однотактный источник питания, выполненный по схеме автогенератора. Выходное напряжение — 16 В, мощность устройства — 15 Вт.

На входе устройства выпрямляется переменное напряжение электрической сети с помощью диодного моста, собранного на диодах D1-D4 (можно использовать любые диоды, рассчитанные на напряжение 400 В и ток 0,5 А, например, N4007). Конденсатор C1 (20 мкФ, 400 В) отвечает за ослабление пульсаций. Для предотвращения пускового тока при включении питания используется резистор R1 (25-50 Ом).

Начальное смещение на основе транзистора T1 (можно использовать 13003 или 13005) задается резистором R2 (470 кОм) и диодом D6 (N4007). Для сглаживания скачков напряжения, возникающих при замкнутом Т1, в схему входят такие элементы, как: конденсатор С2 (3300 пФ 1000 В), диод D5 (N4007) и резистор R3 (30 кОм 1 Вт или можно использовать два резистора 15 кОм).

Импульсы положительной обратной связи, необходимые для поддержания режима автоповорота, отправляются на базу T1 через резистор R4 (150 Ом) и конденсатор C3 (47 пФ, 50 В). Для стабилизации напряжения понадобится цепочка, состоящая из Т2, R5 (1,5 кОм), D9 (стабилитрон КС515.

Высокочастотный преобразователь собран по схеме обратного хода. При разомкнутом Т1 энергия накапливается на трансформаторе, а диод D7 (КД213 используется в сочетании с радиатором площадью 10 см2) находится в замкнутом состоянии. После закрытия транзистора Т1 происходит возврат накопленной магнитной энергии, диод D7 открывается, во вторичной цепи появляется ток, конденсатор С6 (100,0 мкФ, 25 В) заряжается. Конденсаторы C4 (2200 пФ) и C5 (0,1 мкФ) необходимы для снижения шума.

Стабилизация выходного напряжения происходит по схеме, описанной ниже. При подключении устройства к сети запускается генератор. На вторичной обмотке появляется напряжение. Конденсатор С6 (100,0 мкФ, 25 В) заряжается. Когда напряжение на нем превышает 16,3 В, открывается стабилитрон D9 (КС515). Транзистор Т2 (КТ603) открывается и замыкает эмиттерный переход Т1. Транзистор Т1 закрывается, генератор перестает работать, а конденсатор С6 начинает разряжаться. Когда напряжение на C6 падает ниже 16,3 В, стабилитрон D9 закрывается, а T2 закрывается. Благодаря этому Т1 открывает и возобновляет работу генератора.

Первичная обмотка w1 трансформатора намотана проводом 0,25 мм и имеет 179 витков. В основной обмотке w2 два витка намотаны одним и тем же проводом. Вторичная обмотка w2 состоит из 14 витков провода 0,6-0,7 мм.

Можно взять любую маломощную лампочку, рассчитанную на напряжение от 24 до 36 В и ток от 100 до 200 мА.

Мощный импульсный источник питания

Рассмотрим импульсный блок питания с выходной мощностью 300 Вт.

Генератор в этом проекте представляет собой интегральную схему TL494. Управляющие сигналы с выхода этой ИС поочередно поступают на полевые МОП-транзисторы VT1 и VT2 (IRFZ34). Импульсы этих транзисторов через трансформатор, формирователь импульсов поступают на мощные транзисторы VT3 и VT4 (IRFP460). Преобразователь выполнен на мощных транзисторах VT3 и VT4 по полумостовой схеме.

Все четыре обмотки трансформатора TR1 намотаны проводом 0,5 мм и содержат 50 витков. В трансформаторе ТР2 первая обмотка состоит из 110 витков провода диаметром 0,8 мм. Количество витков обмотки номер два зависит от желаемого выходного напряжения из расчета один виток на два вольта. Обмотка третья намотана 12 витками проволоки диаметром 0,8 мм.

Импульсный блок питания на TL494 своими руками — схема и подробная инструкция по монтажу

Корпус этого самодельного импульсного блока питания состоит из двух частей: основания Kradex Z4A и вентилятора (кулера), который можно увидеть на фото. Это как бы продолжение тела, но обо всем по порядку.

Схема импульсного источника питания для TL494
Что касается необходимых деталей, нам потребуются:

• ШИМ-контроллер (IC1) — TL494.
• Операционный усилитель (IC2) — LM324.
• 2 линейных контроллера (VR1, VR2) — L7805AB и LM7905.
• 4 биполярных транзистора Т1, Т2 — С945 и Т3, Т4 — MJE13009.
• 2 диодных моста — VDS2 (MB105) и VDS1 (GBU1506).
• 5 выпрямительных диодов (D3 — D5, D8, D9) — 1N4148.
• 2 выпрямительных диода (D6, D7) — FR107.
• 2 выпрямительных диода (D10, D11) — FR207.
• 2 выпрямительных диода (D12, D13) — FR104.
• Диод Шоттки (D15) — F20C20.
• 5 индуктивностей — L1 (100 мкГн), L5 на желтом кольце (100 мкГн), L3, L4 (10 мкГн), L6 (8 мкГн).
• Синфазная индуктивность (L2) — 29 мГн.
• 2 импульсных трансформатора — Tr1 (EE16) и Tr2 (EE28 — EE33, ER35).
• Трансформатор (Тр3) — БВ ЭИ 382 1189.
• Предохранитель (F1) — 5А.
• Термистор (NTC1) — 5,1 Ом.
• Варистор (VDR1) — 250 В.
• Резисторы — R1, R9, R12, R14 (2,2 кОм); R2, R4, R5, R15, R16, R21 (4,7 кОм); R3 (5,6 кОм); R6, R7 (510 кОм); R8 (1 МОм); R13 (1,5 кОм); R17, R24 (22 кОм); R18 (1 кОм);
• R19, ​​R20 (22 Ом); R22, R23 (1,8 кОм); R27, R28 (2,2 Ом); R29, R30 (470 кОм, 1-2 Вт); R31 (100 Ом, 1-2 Вт); R32, R33 (15 Ом); R34 (1 кОм, 1-2 Вт).
• Переменные резисторы (R10, R11) — 10 кОм, можно использовать 3 или 4.
• Резисторы (R25, R26) — 0,1 Ом; шунта, мощность зависит от выходной мощности блока питания.
• Конденсаторы — С1, С8, С27, С28, С30, С31 (0,1 мкФ); C3 (1 нФ, пленка); C4 — C7 (0,01 мкФ); C10 (0,47 мкФ, 275 В, X); C12 (0,1 мкФ, 275 В, X); C13, C14, C19 (0,01 мкФ, 2 кВ, Y); С20 (1 мкФ, 250 В, пленка); C21 (2,2 нФ, 1 кВ); C23, C24 (3,3 нФ).
• Электролитические конденсаторы — C2, C9, C22, C25, C26, C34, C35 (47 мкФ); C11 (1 мкФ); C15, C16 (2,2 мкФ); C17, C18 (470 мкФ, 200 В); C29, C32, C33 (1000 мкФ, 35 В).
• 2 светодиода — D1 (зеленый, 5 мм) и D2 (красный, 5 мм) или диоды, только если индикация не нужна.

Из элементов конструкции вам потребуются:

1. Корпус Z4A.
2. Переключатель — 250 В, 6 А.
3. Патрон плавкого предохранителя.
4. Розетка для подключения к 220 В.
5. Штекер для подключения к 220 В.
6. Разъем для выходного напряжения.
7. Вентилятор 12В.
8. Вольтметр.
9. Амперметр.

Как видите, схема работает на микросхеме TL494. Аналогов много, но лучше использовать оригинальные микросхемы. Они не такие уж и дорогие, но работают надежно, в отличие от китайских подделок.
Также можно разобрать с компьютеров несколько старых блоков питания и собрать оттуда необходимые детали, но лучше по возможности использовать новые детали и микросхемы — это повысит шансы на успех.
В связи с тем, что выходной мощности интегрированных ключевых элементов TL494 недостаточно для управления силовыми транзисторами, работающими на основном импульсном трансформаторе Tr2, для силовых транзисторов T3 и T4 построена схема управления с использованием трансформатора управления Tr1. Этот управляющий трансформатор можно использовать в старом силовом компьютере без изменения состава обмоток. Управляющий трансформатор Tr1 приводится в действие транзисторами T1 и T2.

Сигналы с управляющего трансформатора через диоды D8 и D9 поступают на базы силовых транзисторов. Транзисторы Т3 и Т4 используются биполярные марки MJE13009. Можно использовать транзисторы на меньший ток — MJE13007, но здесь даже лучше оставить на больший ток, чтобы повысить надежность и мощность схемы, хотя от короткого замыкания в высоковольтной цепи это не спасет схемы.
Кроме того, эти транзисторы генерируют колебания трансформатора Тр2, который преобразует выпрямленное напряжение 310 Вольт с диодного моста VDS1 в то, что нам нужно (в данном случае 30-31 Вольт). О данных по перемотке или намотке трансформатора с нуля мы поговорим чуть позже. Выходное напряжение снимается со вторичных обмоток этого трансформатора, к которым подключен выпрямитель и ряд фильтров, так что напряжение максимальное без пульсаций.
Выпрямитель необходимо использовать на диодах Шоттки, чтобы минимизировать потери при выпрямлении и исключить большой нагрев этого элемента; по схеме использован двойной диод Шоттки D15. Опять же, чем выше допустимый ток диода, тем лучше. Если неосторожно запустить схему в первый раз, велика вероятность вывести из строя эти силовые транзисторы и диоды Т3 и Т4. В выходных фильтрах схемы стоит использовать электролитические конденсаторы с низким ESR (Low ESR). Катушки индуктивности L5 и L6 в нашем случае использовались неисправными блоками питания компьютера. L6 используется без смены обмотки, это цилиндр с десятью витками толстой медной проволоки. L5 необходимо перемотать, поскольку компьютер использует несколько уровней напряжения — нам просто нужно одно напряжение, которое мы будем регулировать.

L5 — желтое кольцо (не все кольца подойдут, так как можно использовать ферриты с разными характеристиками, нам нужен только желтый). На это кольцо необходимо намотать около 50 витков медной проволоки диаметром 1,5 мм. Резистор R34 является демпфирующим резистором — он разряжает конденсаторы, чтобы во время настройки не возникало ситуации долгого ожидания снижения напряжения при повороте ручки регулировки.
На радиаторах устанавливаются элементы Т3 и Т4, а также наиболее чувствительные к нагреванию Д15. В этом проекте они также были взяты из старых блоков и отформатированы (вырезаны и сложены по размеру корпуса и печатной платы).

Схема является импульсной и может вносить собственный шум в домашнюю сеть, поэтому необходимо использовать синфазную индуктивность L2. Фильтры с индуктивностями L3 и L4 используются для фильтрации существующего сетевого шума. Термистор NTC1 устранит импульс тока в момент подключения цепи к розетке, запуск цепи будет более мягким
TL494 требует менее 310 вольт для управления напряжением и током и для работы, поэтому используется отдельная цепь питания. Построен на малогабаритном трансформаторе Тр3 БВ ЭИ 382 1189.
С вторичной обмотки напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором — просто и весело. Таким образом, мы получаем 12 вольт, необходимых для управляющей части силовой цепи. Далее с помощью микросхемы линейного стабилизатора 7805 стабилизируют 12 вольт до 5 вольт — это напряжение используется для цепи индикации напряжения и тока.
Также искусственно создается напряжение -5 Вольт для питания операционного усилителя цепи индикации напряжения и тока. В принципе, можно использовать любую схему вольтметра и амперметра, доступную для данного импульсного источника питания, и, если нет необходимости, этот этап стабилизации напряжения может быть исключен. Как правило, используются схемы измерения и индикации, построенные на микроконтроллерах, для которых требуется питание порядка 3,3-5 Вольт. Подключение амперметра и вольтметра указано на схеме.

На фото изображена печатная плата с микроконтроллером. Амперметр и вольтметр крепятся к панели болтами, которые вкручиваются в гайки, прочно приклеенные к пластику суперклеем. Этот индикатор имеет предел измерения тока до 9,99А, что для данного блока питания явно недостаточно. В дополнение к функциям отображения модуль измерения тока и напряжения больше не задействован по отношению к материнской плате устройства. Функционально подходит любой сменный измерительный модуль.
Схема управления напряжением и током построена на четырех операционных усилителях (используется LM324 — 4 операционных усилителя в одном корпусе). Для питания этой микросхемы стоит использовать фильтр на элементах L1 и С1, С2. Настройка схемы состоит из выбора пунктов, отмеченных звездочкой, для установки диапазонов регулирования. Схема управления смонтирована на отдельной печатной плате. Кроме того, для более плавного регулирования тока можно использовать несколько правильно подключенных переменных резисторов.
Для установки частоты преобразователя необходимо выбрать номинал конденсатора С3 и номинал резистора R3. На схеме представлена ​​небольшая табличка с расчетными данными. Слишком высокая частота может увеличить потери на силовых транзисторах при переключении, поэтому увлекаться не стоит, оптимально, на мой взгляд, использовать частоту 70-80 кГц, а то и меньше.
Теперь о параметрах намотки или перемотки трансформатора Тр2. Я также использовал базу старых компьютерных блоков питания. Если вам не нужен большой ток и высокое напряжение, то такой трансформатор можно не перематывать, а использовать уже готовый, соединив обмотки соответственно. Однако, если требуется больший ток и напряжение, трансформатор необходимо перемотать, чтобы получить лучший результат.
Прежде всего, нам нужно разобрать то ядро, которое у нас есть. Это самый ответственный момент, так как ферриты достаточно хрупкие и ломать их нельзя, иначе все — мусор. Затем, чтобы разобрать сердечник, его необходимо нагреть, так как производитель обычно использует для склеивания половинок эпоксидную смолу, которая при нагревании размягчается. Запрещается использовать открытые источники огня. Подойдет электрическое отопительное оборудование, в бытовых условиях, например, электрическая плита.
После нагрева аккуратно разделите половинки сердцевины. После остывания снимаем все родные обмотки. Теперь необходимо рассчитать необходимое количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. Для этого можно воспользоваться программой ExcellentIT (5000), в которой мы задаем нужные нам параметры преобразователя и получаем расчет количества витков относительно используемого сердечника.
Также после намотки сердечник трансформатора необходимо снова склеить, также рекомендуется использовать высокопрочный клей или эпоксидную смолу. При покупке нового сердечника может не потребоваться приклеивание, так как часто половинки сердечника соединяются металлическими скобами и болтами. Обмотки должны быть намотаны плотно, чтобы исключить акустический шум при работе устройства. При желании обмотки можно залить каким-нибудь парафином.
Печатные платы были разработаны для корпуса Z4A. Он претерпевает незначительные изменения, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха для охлаждения. Для этого по бокам и сзади просверливается несколько отверстий, а сверху просверливается отверстие под вентилятор.

Вентилятор дует, из отверстий выходит лишний воздух. Вентилятор можно расположить и наоборот так, чтобы он всасывал воздух из корпуса. На самом деле вентиляторное охлаждение требуется нечасто, к тому же даже при больших нагрузках элементы схемы не сильно перегреваются.
Готовятся и передние панели. Индикаторы напряжения и тока используются с семисегментными индикаторами, а в качестве светофильтра для этих индикаторов используется металлизированная антистатическая пленка, такая как та, в которой радиоэлементы упакованы со знаком электростатической чувствительности.
Также можно использовать полупрозрачную пленку, приклеенную к оконным стеклам, или автомобильную светонепроницаемую пленку. Наборы передней и задней лицевых панелей можно настроить на любой вкус. В нашем случае на тыльной стороне находится розетка для подключения к розетке, отсек предохранителей и выключатель. На передней панели находятся индикаторы тока и напряжения, светодиоды для индикации стабилизации тока (красный) и стабилизации напряжения (зеленый), ручки переменного резистора для регулировки тока и напряжения и быстроразъемный соединитель, к которому подключено выходное напряжение.

Правильно установленный источник питания требует только регулировки диапазонов регулировки.
Токовая защита (стабилизация) работает следующим образом: при превышении установленного тока на микросхему TL494 подается сигнал на понижение напряжения — чем ниже напряжение, тем меньше ток. В этом случае на передней панели загорается красный светодиод, сигнализирующий о превышении установленного тока или о коротком замыкании. В режиме нормальной стабилизации напряжения горит зеленый светодиод.
Основные характеристики импульсного блока питания во многом зависят от используемого базового элемента, в данной версии они следующие:

1. Входное напряжение — 220 вольт переменного тока.
2. Выходное напряжение составляет от 0 до 30 вольт постоянного тока.
3. Выходной ток больше 15А (фактически проверенное значение).
4. Режим стабилизации напряжения.
5. Режим стабилизации тока (защита от короткого замыкания).
6. Индикация обоих режимов светодиодом.
7. Небольшие размеры и вес при большой мощности.
8. Регулировка ограничения тока и напряжения.

Подводя итог, можно увидеть, что этот импульсный блок питания отличается высоким качеством и мощностью. Это позволяет вам использовать эту версию источника питания как для тестирования некоторых ваших цепей, так и для зарядки автомобильных аккумуляторов.
Также стоит отметить, что выходные емкости довольно большие, поэтому коротких замыканий лучше избегать, так как разряд конденсаторов с большой вероятностью может вывести из строя схему (ту, к которой мы подключены), правда, без этой емкости , будет хуже выходное напряжение — усилится пульсация. Это особенность импульсного блока: в аналоговых блоках питания выходная емкость, как правило, не превышает 10 мкФ за счет его схем. Таким образом, мы получаем универсальный лабораторный импульсный источник питания, способный работать в широком диапазоне нагрузок от практически нуля до десятков ампер и вольт. Блок питания доказал свою эффективность как при питании небольших цепей во время тестирования (но здесь защита от короткого замыкания мало поможет из-за большой выходной мощности) с потреблением в миллиамперах, так и при использовании в ситуациях, когда выходная мощность очень велика.

Видео о тестировании этого блока питания:

Снаббер

Для компенсации сверхтоков и перенапряжений, неизбежно возникающих при переключении первичной обмотки трансформатора, в англоязычной технической литературе используются демпферы. Такие схемы могут быть установлены на блоке питания (параллельно первичной обмотке трансформатора) или отдельно на каждый ключ. Исполнение амортизаторов может быть различным, но наиболее распространены амортизаторы в виде последовательной RC-цепи (схема б на рисунке).

Различные схемы амортизаторов.

Обоснованной методики расчета демпфера нет. Для этого необходимо учитывать все паразитные индуктивности (обмотки, дорожки, конденсаторы) на различных частотах и ​​для неизвестных характеристических сопротивлений. Следовательно, все существующие расчеты являются эмпирическими.

Основным (и единственным) активным элементом заслонки является конденсатор. Он «поглощает» импульсные выбросы. Резистор только ухудшает демпфирующие свойства, но ограничивает ток через конденсатор, который может достигать значительных значений, хотя и на короткое время. Эта схема более актуальна в тиристорных преобразователях.

Узнать, что такое демпфер или амортизатор, можно посмотрев видео.

В демпферных схемах УЗО (c и d на рисунке) присутствуют диоды. Они могут быть полезны для ограничения импульсов обратной полярности в схемах тиристоров и биполярных транзисторов. Если ключи собраны на полевых транзисторах или IGBT, то в установке ламп нет смысла — они дублируют имеющиеся внутри этих транзисторов диоды.

Емкость конденсатора выбирается в пределах 0,1-0,33 мкФ. Более чем в 90% случаев этого достаточно. Увеличение или уменьшение номинала используется для ключей, работающих в нестандартных условиях (увеличение частоты преобразования и т.д.)

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для настройки импульсных блоков питания обычно используют следующую схему подключения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя в нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирается близкой к мощности тестируемого импульсного источника питания.

При работе импульсного силового агрегата на холостом ходу или малой нагрузке сопротивление какао-нити лампы невелико и не влияет на работу агрегата. Когда по каким-то причинам ток ключевых транзисторов увеличивается, спираль лампы нагревается и ее сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасного значения.

На этом чертеже представлена ​​схема испытательного и регулировочного стенда для импульсных источников питания, отвечающего стандартам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она оборудована изолирующим трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку между исследуемым ИБП и осветительной сетью. Переключатель SA2 позволяет заблокировать лампу, когда блок питания обеспечивает большую мощность.

А это уже образ настоящего стенда для ремонта и регулировки импульсных источников питания, который я сделал много лет назад по приведенной выше схеме.

Важной операцией при тестировании блока питания является тест на фиктивную нагрузку. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стеклокерамические» резисторы легко найти на радиорынке благодаря их зеленому цвету. Красные цифры — это рассеиваемая мощность.

из опыта известно, что эквивалентной мощности нагрузки почему-то не всегда хватает. Перечисленные выше резисторы могут рассеивать в два-три раза номинальную мощность в течение ограниченного времени. При длительном включении источника питания для проверки теплового режима и недостаточной эквивалентной мощности нагрузки резисторы можно просто погрузить в воду.

Будьте осторожны, чтобы не обжечься!

Согласующие резисторы такого типа могут нагреваться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!

То есть вы не заметите дыма или изменения цвета, и вы можете попробовать прикоснуться к резистору пальцами.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Правило № 4: Выпрямленный сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции на переключателе мощности под управлением контроллера ШИМ.

Выключатель мощности осуществляется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективного преобразования высокочастотных импульсов до 100 килогерц конструкция магнитопровода изготавливается из альсифера или ферритов.

Сигнальные импульсы в несколько десятков килогерц поступают на обмотку трансформатора от цепей управления через высокочастотный транзистор.

Импульсы тока прямоугольной формы применяются с течением времени, чередующиеся с паузами, обозначенными единицей (1) и нулем (0).

Длительность импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. Наоборот.

Контроллер ШИМ контролирует значение нагрузки, подключенной к выходу импульсного источника питания. Своим значением он генерирует импульсы, которые на короткое время открывают силовой транзистор.

Если мощность, подключенная к ИБП, начинает увеличиваться, схема управления увеличивает длительность управляющих импульсов, а когда она уменьшается, она уменьшается.

Благодаря работе данной конструкции напряжение на выходе агрегата стабилизируется в строго определенном диапазоне.

Сфера применения

Практически вся современная электроника питается от блоков этого типа, например:

• зарядные устройства различных типов;
  Внешние зарядные устройства и блоки питания
• внешние источники питания;
• электронный балласт для осветительной аппаратуры;
• Мониторы БП, телевизоры и другое электронное оборудование.

Модуль питания монитора переключения

Цепи обратной связи

Петли обратной связи используются для регулирования напряжения или стабилизации тока. Напряжение можно поддерживать на заданном уровне или регулировать вручную, изменяя параметры обратной связи. В источниках с нерегулируемым выходом это часто выполняется на высокоскоростных оптопарах.