Схема бп: Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843

Содержание

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843

Продолжая серию статей о самодельных лабораторных блоках питания, нельзя пройти мимо компьютерных блоков в основе которых лежит ШИМ контроллер серии UC38хх. В большинстве современных фирменных блоков ПК используется именно эта микросхема, что в перспективе позволяет своими руками создавать надежные и мощные источники питания. Сегодня у нас переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843, подопытным блоком станет INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0.

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843

Основные элементы блока питания INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0:

  • ШИМ — UC3843;
  • Держурка — DM311;
  • Супервизор — WT7525 N140.

Ниже представлена принципиальная схема блока питания INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0, с которой нам предстоит работать.

Переделка такого компьютерного блока питания в лабораторный будет происходить в несколько этапов:

  1. Отключение супервизора WT7525 N140.
  2. Небольшие изменения в дежурке для питания вентилятора.
  3. Удаление лишних компонентов.
  4. Изготовление нового модуля управления блоком.
  5. Установка новых компонентов на плату и подключение модуля.
  6. Тесты.

Отключение супервизора WT7525 N140

Супервизор WT7525 N140 производит мониторинг напряжения на шинах блока, отслеживает перегрузку, отвечает за пуск и аварийную остановку. Для его отключения необходимо произвести два простых действия.

  1. Удаляем супервизор с платы и ставим перемычку от второго к третьему посадочному выводу микросхемы.
  2. Удаляем конденсатор дежурки С32. Если этого не сделать, будут наблюдаться проблемы со стартом блока. Если все прошло успешно — блок будет запускаться автоматически при включении в сеть.
    Стоит также отметить, если С32 неисправен, блок будет стартовать с ним, но, его присутствие дает помехи, добиться нормальной работы блока невозможно.

Модификация дежурки для питания вентилятора 12 В

Выходное напряжение в блоке будет меняться в широком диапазоне, а питание 12 В штатного вентилятора должно быть неизменным. В INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0, да и в большинстве блоков на ШИМ UC38хх присутствует лишь одна ветка дежурки 5 В. Существует несколько вариантов решения данной проблемы:

  1. Внесение изменений в схему дежурки.
  2. Установка дополнительного ac-dc преобразователя 220-12 В.
  3. Установка дополнительного dc-dc повышающего преобразователя 5-12 В.

Последние два варианта не нуждаются в описании из-за своей простоты включения. Мы же рассмотрим более интересный вариант.

Добавляя диод 1N4007 мы создаем отрицательную ветку дежурки, амплитуда импульсов проходящих через новый диод составит около 12 В, но при подключении вентилятора проседает до 10 В. При 10 В вентилятор способен работать, но поток воздуха немного слабоват, при желании можно оставить и так.

Чтобы добиться оптимальной работы вентилятора, необходимо немного поднять напряжение дежурки. Для этого удаляем R46 и изменяем (уменьшаем) R73 с 2 кОм до 1,5 кОм. Таким образом, напряжение на выходе дежурки будет 6 В

(выше 8 В поднять не получится), а напряжения для питания вентилятора будет находится в пределах 12-13 В.

Удаление лишних компонентов

Для дальнейшей переделки нам необходимо избавиться от ненужных шин, обвязки супервизора и др. компонентов, которые не будут задействованы в блоке.

После удаления деталей, нужно изменить:

  1. Нагрузочный резистор R8. Ставим новый на 390 Ом мощностью 5 Вт. Он легко встанет на место выходного электролита по шине 12 В.
  2. Выходной конденсатор С7, устанавливаем емкостью 2200 мкФ х 35 В.
  3. Перематываем дроссель групповой стабилизации, оставляем лишь одну обмотку. Для расчета параметров дросселя можно использовать программу DrosselRing (детально ознакомиться с ней можно тут). Эта программка насчитала нам
    20
    витков провода с сечением 1 мм на родном дросселе.

Как раз на данном этапе в самый раз задуматься о стойках для размещения платы нового модуля управления блоком.

Модуль управления блоком на ШИМ UC3843

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843 невозможна без изготовления небольшой платы, которая будет контролировать работу UC3843.

За основу взята микросхема LM358, в своем корпусе она имеет два независимых операционных усилителя. Один будет отвечать за стабилизацию напряжения, второй за стабилизацию тока. В качестве датчика тока используется шунт R0 из константана, сопротивлением 0,01 Ом.

Обратная связь с ШИМ выполнена через штатную оптопару PC817, которая переместилась на модуль. Источником опорного напряжения служит TL431.



На новой плате присутствуют два светодиода, которые будут сигнализировать о режиме работы блока. Свечение led1 будет свидетельствовать о том, что блок работает в режиме стабилизации напряжения, led2 загорится при переходе в режим ограничения тока. Сам модуль управления не содержит дефицитных компонентов и не требует дополнительной наладки после изготовления. Расчеты обвязки LM358 произведены для выходных параметров 0-25 В и 0-10А.

Вот так выглядит плата модуля для нашего самодельного лабораторного блока питания.

Печатку для ее изготовления в формате lay можно будет скачать в конце статьи.

Также желательно оставить небольшой запас текстолита для крепления модуля к стойкам. На схеме и плате для удобства расставлены буквенные обозначения точек подключения.

Подключение модуля к блоку

Используя нижеприведенную схему, подключаем все точки модуля управления к основной плате блока.

Назначения точек подключения:

  • А и В — выходы оптопары для управления ШИМ;
  • C — питание модуля 6 В;
  • D — плюс выхода блока;
  • E — общий минус;
  • F — минус выхода блока.

Настройка блока и тесты

После подключения платы можно проводить первое пробное включение в сеть. Достаточно проверить работоспособность регулировки напряжения и тока. Нагружать блок на этом этапе по полной не стоит, достаточно убедиться в стабильности его работы.

В работе блока могут присутствовать небольшие писки, похожие на тонкий свист. Для их устранения необходимо внести небольшие корректировки в обвязку ШИМ:

  1. Увеличение емкости конденсатора С26 с 2,2 нФ до 220 нФ.
  2. Корректировка резистора R15. R15 желательно подбирать экспериментальным путем на максимальном токе. С уменьшением R15 писк будет постепенно стихать, но, в один момент UC3843 сама начнет ограничивать ток, проходящий через ключ Q8. Экспериментально значение R15 удалось получить в районе 2,2 кОм, при этом UC3843 еще не ограничивает ток, а писка практически не слышно.


Все манипуляции с обвязкой ШИМ необходимо проводить максимально осторожно. Некоторые элементы находятся под опасным для жизни напряжением. У нас не получилось с первого раза побороть все посторонние звуки в блоке, некоторые эксперименты закончились частичным, а потом и полным выходом из строя блока, пришлось найти второй такой-же и продолжить переделку.


И так, финишные тесты после всех корректировок. В процессе сборки произошла небольшая заминка с цветом светодиодов, красный сигнализирует о работе в режиме стабилизации напряжения, а зеленый — режим ограничения тока. В дальнейшем исправим, сделаем все как у людей:

  1. Напряжение: 0 — 25 В.
  2. Ток: 0 — 10 А.

После всех манипуляций переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843 окончена! Последним этапом станет оформления корпуса и установка резисторов точной настройки тока и напряжения (подключаем последовательно с основным регулятором, номинал

10% т.е. 1 кОм). Также, корпус блока желательно отключить от общего минуса, чтобы избежать случайного КЗ в обход датчика тока (для этого достаточно убрать перемычку).

Приносим благодарность Виталию Ликину за изготовление прототипов наших идей и предоставленные фотоматериалы. Мы еще добавим финишный вариант оформления блока и его краш-тесты. Как и обещали, ссылка платы модуля управления в формате lay.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

comments powered by HyperComments

Двухканальный управляемый лабораторный блок питания

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Двухканальный управляемый лабораторный блок питания

 

 

Для питания своих устройств длительное время пользовался зарядкой от ноутбука, зарядками для телефонов и простейшим регулируемым блоком питания, переделанным из “дежурки” ATX.

Потребность в хорошем лабораторном блоке питания ощущалась всегда, при этом хотелось сделать его самостоятельно.

В конце концов, вооружившись схемами лабораторных блоков питания из интернета, мне удалось разработать схему, прошивку и собрать блок питания, который служит безотказно вот уже более года. Результат полностью удовлетворил мои нужды.

Далее попытаюсь вжать в с статью то, что делалось почти два года с перерывами.

Итак, разработка началась с постановки задачи, все пункты которой в итоге оказались выполнены на 100%:

  • двухканальный блок питания. Каналы независимые. Можно соединять последовательно для получения двухполярного или повышенного напряжения. Есть режим синхронизации установки параметров;
  • диапазон регулировки напряжения: 0 — 25В;
  • диапазон регулировки тока: 10мА — 3А. Нижний предел в 10мА желателен для проверки светодиодов, стабилитронов;
  • режимы отсечки и ограничения тока. При КЗ в режиме ограничения тока напряжение должно опускаться до нуля. Ограничение тока должно отрабатывать в пределах 1мс;
  • уровень пульсаций напряжения меньше 50мВ;
  • точность установки напряжения — до 100мВ;
  • точность установки тока — до 10мА;
  • отображение текущего измеренного напряжения и тока ( 4 разряда ) на 7-ми сегментных светодиодных индикаторах. Эти индикаторы отлично читаются при любом освещении и угле зрения;
  • малогабаритный пластмассовый корпус Z2W 70x150x180;
  • управление каналом одним энкодером
  • общая кнопка включения/отключения питания;
  • автоматическая регулировка скорости вентилятора и аварийное отключение при превышении температуры;
  • высокий КПД и низкое тепловыделение, желательна работа без принудительного обдува;
  • первичный источник должен иметь достаточный запас по мощности, чтобы выдавать ток 3А на всём диапазоне регулировки напряжений;
  • по максимуму использовать имеющиеся детали от компьютерных блоков питания, материнских плат, энергосберегающих ламп, радиоуправляемых игрушек;
  • схема может использовать большее количество деталей, чем необходимо, если они есть в наличии или очень дёшевы;
  • баланс в сторону простоты схемы, а не получения экстраординарных характеристик.

В качестве вдохновения выступал блок питания от ноутбука, который при своих габаритах и полном отсутствии охлаждения способен выдавать 200Вт!

 

 

Общий вид БП показан на диаграмме. Первичный источник питания с двумя гальванически развязанными выходами подаёт питание на два идентичных контроллера каналов. Контроллеры подключаются к блоку индикации, каждый к своему. Оба блока индикации находятся на лицевой плате, но они не связаны гальванически. Общая кнопка включения присоединяется к первому каналу.

 

Гальваническая развязка измерительных модулей сама по себе является непростой задачей. Для упрощения схемы был выбран другой путь: каналы управляются полностью одинаковыми модулями, каждый на своём отдельном микроконтроллере. Связь между модулями осуществляется через UART интерфейс, развязанный с помощью оптопар. Оба канала — равноправные, осуществляют двухстроннюю коммуникацию для синхронизации параметров и для аварийного отключения.

Далее рассмотрим все модули подробней.

 

В качестве первичного источника питания используется нерегулируемый импульсный источник питания 2×38В.
Вариант с трансформаторным источником сразу отпал по нескольким причинам. Во-первых, в рамках поставленной задачи для такого трансформатора попросту нет места. Во-вторых, готового трансформатора у меня не было, а стоят они дорого. Зато у меня есть целая куча неисправных ATX блоков питания, из деталей которых можно изготовить миниатюрный мощный первичный источник.

Схема на микросхеме IR2153 была выбрана из-за своей простоты. Кроме того, в ней используется готовый трансформатор из БП ATX, которые я пока не научился правильно рассчитывать и мотать.

 

Однако, схемы на IR2153, которых полно в интернете, слишком упрощены. Схема со всеми “лишними” деталями показана ниже:

 

Рассмотрим схему подробно.


Все детали для входной части схемы ( X-конденсатор, позистор, дроссель, диоды, силовые конденсаторы) выпаиваются из любого ATX БП.
Далее идет контроллер IR2153, который управляет двумя силовыми ключами IRF840, образуя прямоходовой преобразователь, работающий на частоте ~32 кГц.
Обмотка L3 служит для питания контроллера в рабочем режиме. В упрощенных схемах контроллер питается через резистор R5, но в этом случае на нём выделяется ~2Вт тепла, что в нашем корпусе неприемлемо. В этой схеме R5 наоборот максимально увеличен, запуск блока происходит через ~3 секунды после включения из-за ожидания заряда C5, но зато потом ничего не греется.
Силовой трансформатор TR2 — из БП ATX на 200Вт, с доработкой.

 

Для получения 38В, необходимо распустить “косу” и соединить последовательно 3 обмотки 5В и обмотки 12В, получив 2 независимые обмотки на 38В. Типичная схема соединений в трансформаторе ATX БП показана ниже:

 

Главное — не перепутать направление намотки!
Далее, сверху наматывается обмотка питания проводом МГТФ минимального диаметра:

Далее трансформатор изолируется, а сверху делается короткозамкнутый виток из медной фольги, как показано выше.

 

Выходная часть схемы представляет собой 2 независимых полномостовых выпрямителя.
Диоды подойдут FR302 из ATX БП. Дроссели тоже:

 

Конденсаторы на 50V придётся докупить.

Отводы 12В планировались для питания микроконтроллеров каналов, но в финале пришлось от них отказаться, так как под выпрямительные диоды и конденсаторы просто не хватило места. Зато схема контроллера стала более универсальной — требует только 38…40В.

Как видно, в схеме нет обратной связи. По сути, она представляет собой электронный трансформатор. Выходное напряжение будет снижаться при увеличении нагрузки, с 38В до 28В при 3А на канал.

 

  1. От внешнего источника питания подаем 12В на ножки 1(+) и 4(-) микросхемы (к сети не подключаем!) Убеждаемся, что на затворах обоих транзисторов присутствуют прямоугольные импульсы ~32кГц. Подбираем R4C4, чтобы получить эту частоту.
  2. Вместо резистора R5 впаиваем резистор 47кОм 2Вт. Выпаиваем резистор R13 (отключаем самопитание). Включаем источник в сеть через лампу 100Вт. Нагрузка не должна быть подключена. Лампа должна вспыхнуть на секунду и погаснуть. Через 5 секунд отключаем от сети и убеждаемся, что никакие детали не нагрелись.
    Если лампа горит — где-то к.з. Если лампа мигает — проверить цепь питания микросхемы ( ножки 1,4), проверить на замыкание выходной выпрямитель.
  3. Включаем в сеть и аккуратно замеряем напряжение на ножках 1,4. Оно должно быть в пределах 10-15.6В.
  4. Нагружаем выход выпрямителя обмотки самопитания резистором 1.2кОм. Включаем и замеряем напряжение. Выключаем и доматываем витки для получения 16.5-17.5В.
  5. Резистор R5 заменяем на 300кОм, впаиваем резистор R13. Проверяем работу схемы с самопитанием.
  6. Убираем лампу и проверяем работу схемы под нагрузкой в длительном режиме.

 

Отдельно нужно рассмотреть вопрос подавления помех, или “зачем нужны все эти лишние детали”.
В любом импульсном блоке питания присутствуют высокочастотные пульсации. Для того, чтобы пульсации не шли в сеть и не вызывали радиоизлучение, на входе установлен фильтр TR1C1.

 

В любом трансформаторе присутствует паразитная емкость между обмотками. Существуют приемы намотки трансформатора для её уменьшения, но она всё равно всегда есть. Импульсы в первичной обмотке попадают во вторичную цепь, в результате чего потенциал вторичной цепи “взлетает” относительно нейтрали на сотни вольт. Во вторичной цепи возникают наводки. Это синфазные помехи — они идут как бы одновременно по двум проводам, их не могут отфильтровать сглаживающие фильтры L1C9, L2C10.
Для борьбы с синфазными помехами внутри блока питания применяют так называемые Y-конденсаторы. Обычно устанавливается один конденсатор между минусами “горячей” и “холодной” частей, на котором замыкаются высокочастотные помехи. При этом на низкой частоте конденсатор остаётся изолятором.

 

Особенность конструкции Y-конденсатора гарантирует, что при выходе из строя он не уйдёт в пробой, и сетевое напряжение не попадёт во вторичную цепь. Поэтому нужно применять только конденсаторы с обозначением “Y”, а не просто высоковольтные.

 

В нашем случае всё несколько сложнее: мы планируем соединять выходы последовательно в разные конфигурации. Поэтому в схеме установлены несколько Y конденсаторов, соединяющихся в некой виртуальной точке, к которой также подключается металлический экран (жестяной корпус).

Короткозамкнутый виток трансформатора (медный экран) подключается к “-” горячей части! (исток Q2).

Подробнее о синфазных помехах можно узнать в статье [3.7] [3.10].

На “холодной” стороне для сглаживания пульсаций и фильтрации помех применяются простой LC-фильтр, шунтирование диодов керамическими конденсаторами и шунтирование электролитов танталовыми конденсаторами. Далее у нас будут ферритовые кольца — но об этом позже.

 

К сожалению, знания добывались в процессе, поэтому плата не финальная.

 

Изменения делались навесным монтажом, в частности — добавление обмотки питания контроллера и допаивание Y-конденсаторов.

 

Как допаивались Y-конденсаторы — вообще страшно показывать 🙂

 

Алюминиевые радиаторы в виде пластин толщиной 3мм прикручиваются к силовым ключам и диодным сборкам через изолирующие прокладки (взятые из тех же ATX БП).
После тестирования, блок помещается в жестяной корпус, выпиленный из корпусов ATX БП и CD-ROM.

 

Важно обеспечить большое количество вентиляционных отверстий. К сожалению, трансформатор от ATX БП рассчитан с учетом принудительного охлаждения, поэтому ощутимо нагревается даже в холостом режиме. Также будут нагреваться выходные диоды под нагрузкой.

 

 

Для достижения всех поставленных целей (высокий КПД, низкий нагрев, быстрая реакция на ограничение тока ) применяется линейный регулятор с импульсным предрегулятором.

Отдельно взятый линейный регулятор потребовал бы огромного радиатора, так как все излишки мощности выше выставленного напряжения должны рассеиваться на регулирующем транзисторе, а она может достигать 150Вт.

 

Отдельно взятый импульсный стабилизатор, напротив, не может обеспечить быструю реакцию на ограничение тока, так как частью выходного фильтра является конденсатор большой емкости.

Используя предрегулятор, выдающий напряжение на 1.2В выше требуемого, мы не рассеиваем энергию в тепло, а на транзисторе линейного регулятора выделяется так мало энергии, что он может работать с минимальным радиатором даже на 3А.

За основу схемы линейного регулятора взята часть схемы блока питания под авторством Koyodza. Все её преимущества описаны в статье [2.12]. Мне она понравилась за простоту и стабильность работы при ограничении тока.

 

 

Рассмотрим элементы схемы подробно.

 

Импульсный предрегулятор построен на контроллере TL494 — “сердце” большинства ATX БП. Выходное напряжение предрегулятора задается сигналом OUT_SENSE — напряжением на выходе БП. Оно сравнивается с сигналом PRE_SENSE — напряжением на выходе предрегулятора, заниженным на ~1. 2В за счёт падения на диодах D7, D11 (оба сигнала уменьшены в ~10 раз резистивными делителями). Таким образом, напряжение на выходе предрегулятора поддерживается примерно на 1.2В выше, чем на выходе БП.

На этом этапе разработка сильно затормозилась, почти до полного отчаяния — не удавалось побороть осцилляцию БП. Пришлось изучать довольно обширную тему стабильности обратной связи, моделировать в LTSpice! [3.11 — 3.17].


Напряжение на предрегулятор подаётся с первичного источника через дроссель на плате фильтрации и проходит через импровизированный предохранитель FU1, который представляет собой перемычку проводом ~0.05 прямо между дорожками платы.
Дроссель L1 мотается на кольце от дросселя групповой стабилизации из ATX БП проводом диаметром 1мм до заполнения.

 

Дроссель L3 — готовый дроссель с линии 12В из ATX БП.

 

Линейный регулятор взят у Koyodza почти без изменений. Поправлены номиналы компонентов для улучшения стабильности после моделирования схемы в LTSpice. Добавлен диод D5, не позволяющий аккумулятору, подключенному к БП, питать БП после выключения. Изменены коэффициенты усиления, чтобы привести сигналы на выходах U1D U1A и входах U1B, U1C к диапазону 0…3.6В, соответствующие характеристикам БП 25В/3А (3.6В — максимальное выходное напряжение LM324 при питании от 5В)..

Цифровая часть контроллера канала построена на микроконтроллере ATMega328p.

 

Питание 5В для микроконтроллера получается тоже связкой импульсный предрегулятор + линейный регулятор, так как LM7805 не выдерживает ни 38В входного напряжения, ни падения 33В при 0.1А.

Импульсный предрегулятор построен на микросхеме MC34063. Он опускает напряжение до 7В, а дальше работает LM7805.
LM7805 бывают разные, с tolerance от 0.5 до 5%. Так как от стабильности питания микроконтроллера, который задает опорные напряжения, зависит точность всего БП, лучше взять стабилизатор поточнее, например LM7805CV.
Уже в процессе наладки сделал для себя открытие, что MC34063 — не ШИМ, а релейный регулятор. Если ключ открылся — компаратор напряжения уже не может его закрыть до конца импульса. Из-за этого при большом перепаде напряжений (38->5В) на выходе получаются большие пульсации, которые можно немного уменьшить только увеличением частоты до предела — 100КГц(таким образом уменьшив длину импульса). Выход предрегулятора приходится фильтровать дополнительным дросселем L7. О том, как еще уменьшить высокочастотные пульсации в данной связке, можно послушать здесь[3.3].

 

Гантельки для дросселей L6 и L7 добываются от балластов КЛЛ.

Микроконтроллер формирует опорные напряжения с помощью ШИМ. Сигналы сглаживаются двухкаскадными фильтрами R33R34C17R35C18 и R36R37C19R38C20. Применяется ШИМ на 4096 отсчетов, что теоретически позволяет устанавливать напряжение и ток с дискретностью 25/4096=0,0061В, 3/4096=0,0007А.

Для измерения напряжения и тока применяется встроенный АЦП, что позволяет измерять напряжение и ток с точностью 25/4096/3. 2 для улучшения общей точности и стабильности БП.

 

На этапе настройки контроллера разработка сильно затормозилась почти до полного отчаяния — не удавалось побороть осцилляцию БП. Пришлось изучать довольно обширную тему стабильности обратной связи, моделировать в LTSpice [3.11 — 3.18].

Расчет стабильности осуществляется по методике, описанной в [3.18].

Стабильность линейного стабилизатора в режиме стабилизации напряжения:

 

 

Crossover frequency = 7kHz
Phase margin = 84o
Gain Margin = 26dB
Очень хорошие показатели.

Стабильность линейного стабилизатора в режиме ограничения тока:

Crossover frequency = 5kHz
Phase margin = 79o
Gain Margin = 22dB

Стабильность связки пререгулятор + линейный стабилизатор, режим стабилизации напряжения:

 

 

 

 Crossover frequency = 7kHz
 Phase margin = 85o

Плата блока индикации прикручивается к передней панели корпуса Z2W. Передние стойки нужно удалить.

 

Блок индикации содержит две независимые схемы для каждого канала, в составе:

  • семисегментные индикаторы, RGB светодиоды состояния, светодиоды SYNC, CUTOFF, подключенные к сдвиговым регистрам 74HC595. Управляются по трём проводам;
  • энкодер;
  • клеммы
  • кнопка включения
  • переключатель включения 220B.

 

Кнопка включения и светодиоды SYNC, CUTOFF подключены к первому каналу.

 

Светодиод состояния — SMD 5050 из светодиодной ленты. Под него выпиливается “обманка” из оргстекла, чтобы он выглядел как обычный светодиод.

 

Качественных клемм красного цвета не нашёл — подкрасил лаком для ногтей.

 

Значительного снижения шумов в импульсном блоке питания можно добиться используя ферритовые бусинки [3.8] и синфазные фильтры ( Common mode Choke ) [3. 5,3.9].

Все индукторы величиной 20uH в схеме контроллера — это SMD Ferrite beads:

 

Детали черного цвета, выпаиваются в огромном количестве из материнских плат и видеокарт, имеют нулевое сопротивление. Правила использования ferrite beads просты: не хотим, чтобы микроконтроллер зашумлял шину питания — питаем через ferrite bead! Не хотим, чтобы шум с шины питания попадал на операционник — питаем через ferrite bead! Не хотим, чтобы высокочастотные помехи попадали на затвор — ставим ferrite bead! Ну и ставим блокировочные конденсаторы по питанию с обеих сторон, естественно.

Для борьбы с синфазными помехами применяются Common Mode Choke:

 

Благодаря особой намотке [3.5], мы можем подавить синфазные помехи на выходе БП прямо перед клеммами.
Кольца для таких дросселей добываются из старых CRT мониторов и принтеров — это те самые утолщения на проводах:

 

Мне лень было травить отдельную плату — фрезернул вручную:

 

Плата крепится бутербродом к лицевой панели, прямо на клеммы. Верхние индукторы подключаются между первичным источником и контроллерами — больше для них просто не нашлось места.

 

Блок питания подключается к компьютеру через USB интерфейс. Конвертор USB<->UART встроен в прибор. БП и компьютер гальванически развязаны.
Общение с компьютером осуществляет мастер, он имеет два UART интерфейса. На подчиненном второй UART не распаиваетсся. Компьютер осуществляет общение с подчиненным через мастера.
Реализован простой текстовый протокол (удобный для отладки), защищенный контрольными суммами.
Второй UART в мастере реализован программно.
Скорость работы: UART1 — 9600, UART2 — 4800.

 

Модуль связи представляет собой готовый конвертер USB->UART и плату опторазвязки.

 

Я использую готовые модули на микросхеме Ch440G, так как они дёшевы, для них есть драйвера под все версии Windows, и нет шанса нарваться на заблокированную подделку.

 

 

Из модуля необходимо выпаять USB разъем и заменить его на “гребёнку”. Модуль вставляется сверху в плату опторазвязки.

 

Опторазвязка, построенная на оптронах PC817, позволяет общаться на скорости до 19200 бод.

 

Модуль устанавливается на задней стенке прибора с помощью крепления, распечатанного на 3D принтере.

 

Недостаток плотного монтажа — при любой поломке придется долго добираться до нужной платы. К счастью — у меня поломка случилась всего один раз — ушел в к.з. блокировочный конденсатор, перегорел предохранитель.

Заднюю крышку выпилял из алюминия толщиной 3мм — она служит радиатором для транзисторов линейных регуляторов. Крепятся к нему через изолирующие прокладки.
Вентилятору внутри места не нашлось — немного торчит сзади.

 

Платы контроллеров каналов устанавливаются на стойках друг на другом. 2 ) радиатор на транзистор драйвера вентилятора. Радиаторы и дроссели слегка фиксируются герметиком к плате.

Первичный источник располагается посередине, все провода идут под ним.

 

Один датчик температуры проталкивается внутрь первичного источника, второй — прижимается к задней стенке поближе к транзисторам. Оба датчика подсоединяется к мастеру. К подчинённому датчики не подсоединяются, вместо сенсора TEMP1 устанавливается перемычка, чтобы контроллер работал в режиме подчиненного.

 

В качестве датчиков, кстати, работают какие-то германиевые диоды, Д9В, кажется:

 

В передней части корпуса, по бокам и сверху нужно сделать продольные вентиляционные отверстия длиной 2см — воздух должен проходить сквозь первичный источник, контроллеры и выходить сзади. 

Модуль USB-UART прикручивается к задней стенке. Стойки, крепление модуля USB-UART, крепление динамика, крепление датчика температуры на радиатор и решётку вентилятора печатал на 3D принтере.

 

Верхняя часть корпуса прикручивается двумя винтами М3 к алюминиевым стойкам с нарезанной резьбой.

 

Прошивка написана на CodeVisionAVR 2.05.
В оба контроллера заливается одна и та же прошивка. Контроллер начинает работать как подчиненный, если вместо первого датчика температуры установлена перемычка.

Прошивку можно заливать через ISP разъем, но гораздо удобнее это делать через ПО на PC.
Для этого в контроллеры записывается Bootloader, который реализует протокол программатора AVR910, на скорости 9600 для мастера и 4800 для подчиненного. Bootloader выбирает скорость в зависимости от наличия перемычки вместо датчика температуры.
Для ручного перевода контроллера в режим бутлоадера, нужно зажать кнопку энкодера при включении устройства. Контроллер будет отображать букву P на верхнем индикаторе. Это может понадобиться для первой заливки прошивки в БП. В дальнейшем ПО для PC умеет автоматически переводить контроллеры в режим программирования, прошивка обоих контроллеров осуществляется через USB, не нужно разбирать устройство.
Мастер осуществляет туннелирование пакетов для обеспечения коммуникации PC с подчиненным, включая заливку прошивки. Реализация такой системы с минимальными затратами памяти — самая сложная часть прошивки. Подпрограммы коммуникации используют меньше 256 байт RAM, остальная память используется системой логирования.

БП умеет вести лог работы автономно. Лог можно посмотреть, запустив ПО для PC. Можно просматривать зарядные кривые аккумуляторов. Лог содержит 200 записей. Период логирования задается в настройках. При заполнении лога, период автоматически удваивается, лог ужимается, логирование продолжается.

 

Программное обеспечение написано в среде Flash Builder 4.6.

 

ПО позволяет увидеть индикаторы передней панели, задавать напряжения и токи, включать/выключать устройство.
Основное применение ПО — обновление прошивки и настройка. Всё это можно делать и без ПО, но так намного удобнее.

 

 

Общее состояние блока питания отображают RGB светодиоды, расположенные над клеммами.
В выключенном состоянии светодиод светит синим цветом.
Верхний индикатор отображает установленное напряжение, нижний — установленное ограничение тока.
Каждый энкодер управляет своим каналом. Для изменения напряжения необходимо нажать на кнопку энкода, при этом загорится точка в крайнем правом разряде на индикаторе напряжения. Ручка энкодера изменяет настройку.
Для изменения тока нужно нажать кнопку энкодера ещё раз. При этом загорается точка в крайнем правом разряде индикатора тока.

Светодиод “Sync” сигнализирует о включенном режиме синхронизации настроек. При этом изменение заданных напряжения или тока на одном канале сразу передается на другой канал.

Светодиод “Cutoff” сигнализирует о включенном режиме отсечки по превышению максимального тока.

Для включения блока питания нужно нажать кнопку “All On/Off”. Оба канала включаются и выключаются одновременно. Нет возможности отдельно управлять включением каналов. При срабатывании отсечки на любом канале отключаются оба канала одновременно.

Во включенном состоянии RGB светодиод светится зеленым цветом. Если сработало ограничение тока — красным цветом.

Верхний и нижний индикаторы отображают реальные измеренные значения напряжения и тока на клеммах.

Изменение настроек напряжения и тока осуществляется аналогично, но настроенные значения будут отображаться кратковременно во время изменения, при этом будет мигать точка в крайней правой позиции. После изменения настроек БП возвращается к показу измеренных значений.

 

Для входа в меню опций необходимо удерживать кнопку энкодера в течении 1 секунды.
Переключение между пунктами меню — короткое нажатие на кнопку энкодера.
Поворот ручки энкодера изменяет настройку.

Таблица. Меню опций

 

В связи с тем, что это программируемый БП, измеренные значения могут отличаться от установленных на несколько младших разрядов вследствие малой точности встроенного АЦП, шунта, наволок, температурного дрейфа. Например, БП сформирует опорные напряжения для установки 5В на выходе, но измерительный модуль вследствие плохой калибровки или общей неточности БП будет отображать 4.98. Чтобы избежать такого “некрасивого” поведения, добавлены настройки dU и dI, которые задают максимальную разницу между выставленными и измеренными значениями, при которой применяется корректировка. Например, 5.00-4.98 => 2, при dU >= 2 измеренное напряжение будет отображаться как 5.00, при dU < 2 — как 4.98.

Для выхода из меню опций необходимо удерживать кнопку энкодера в течении 1 секунды.

 

После прошивки, установка и измерение напряжения и тока работают неточно. Блок питания необходимо откалибровать.
Каналы калибруются независимо.

Таблица. Точки калибровки

 

Для входа в режим калибровки нужно удерживать кнопку энкодера в течении 5 сек.

Настройки сохраняются в EEPROM.

Кнопка On/Off включает или выключает оба канала.

Для выхода из режима калибровки нужно удерживать кнопку энкодера в течении 5 сек.

Калибровку удобнее проводить, используя ПО для PC, так как все параметры отображаются на экране.

Таблица. Меню калибровки.


Калибровка установки напряжения:

  1. установить ограничение тока на максимум;
  2. в пункте меню “Ure0” изменить значение PWM, чтобы на выходе блока питания было 0В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  3. в пункте меню “Ure1” изменить значение PWM, чтобы на выходе блока питания был 1В;нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  4. в пункте меню “Ure2” изменить значение PWM, чтобы на выходе блока питания было 20В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

 

Калибровка установки ограничения тока:

  1. подключить к блоку питания амперметр и нагрузку сопротивлением 10. ..200 Ом;
  2. задать такое выходное напряжение, чтобы ток был равен 110…200мА;
  3. в пункте меню “Ire0” указать значение PWM, при котором блок питания ограничивает ток до 10мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  4. в пункте меню “Ire1” указать значение PWM, при котором блок питания ограничивает ток до 100мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  5. подключить к блоку питания амперметр и нагрузку сопротивлением 1…10 Ом;
  6. задать такое выходное напряжение, чтобы ток был равен 1.6…2А;
  7. в пункте меню “Ire2” указать значение PWM, при котором блок питания ограничивает ток до 1.5А; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

 

Калибровка измерения напряжения:

  1. в пункте меню “U0” выставить выходное напряжение в 0В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  2. в пункте меню “U1” выставить выходное напряжение в 1В; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  3. в пункте меню “U2” выставить выходное напряжение в 20В;нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

 

Калибровка измерения тока:

  1. подключить нагрузку 1…10 Ом;
  2. в пункте меню “I0” выставить ограничение тока на 10мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  3. в пункте меню “I1” выставить ограничение тока на 100мА; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек;
  4. в пункте меню “I2” выставить ограничение тока на 1.5А; нажать кнопку энкодера в течении 1 сек.

 

Калибровка температуры:

К сожалению, реализовать полностью пассивное охлаждение не удалось. Вентилятор должен вращаться всегда, на минимальной скорости, чтобы создавать хоть какой-то воздушный поток. К счастью, на минимальной скорости вентилятора вообще не слышно даже в полной тишине.

  1. В пункте Fan1 настраиваем минимальную скорость вентилятора. Это та скорость, на которой вентилятор уверенно стартует.
  2. В пункте Fan2 настраиваем максимальную скорость вентилятора (на вентилятор должно подаваться 12В)
  3. В пункте t1o1 указываем значение ADC с датчика, оставленного при температуре 20o
  4. В пункте t1o2 указываем значение ADC с датчика, нагретого феном до 70o
  5. В пункте t1o3 указываем значение ADC с датчика, нагретого до 80o
  6. Тоже самое проделываем для t2

В заключение приведу несколько осциллограмм.

12В, без нагрузки, нарастание напряжения при включении:

 

12В, нагрузка 1А, нарастание напряжения при включении:

 

12В, без нагрузки, спад напряжения при выключении:

 

12В, нагрузка 1А, спад напряжения при выключении:

 

5В, нагрузка 0.7А, уровень шума:

 

12В, нагрузка 1А, уровень шума:

 

25В, нагрузка 1.5А, уровень шума:

 

12В, ограничение тока 1А, короткое замыкание:

 

  • Добавить режимы заряда аккумуляторов. Я не уверен насчёт Li-Ion, но быстрый заряд SLA батарей можно реализовать точно.
  • Измерение малых токов. В схеме применяется шунт на 0.13Ом, так как он не должен греться на максимальном токе. Но на малых токах (меньше 50мА) напряжение на шунте слишком маленькое ~6мВ, чтобы его мог воспринять операционный усилитель LM324, у которого Offset Voltage составляет 5мВ. Мы немного улучшаем ситуацию, пробиасив усилитель с помощью R49, что позволяет отображать токи от 10, 20, 30, 40, 50мА, но все равно не дает возможность различать токи в несколько миллиампер. Да и сигнал с шунта, дойдя до усилителя, оказывается слишком зашумлен. Есть идея найти специализированный усилитель токового шунта и смонтировать его навесным монтажом прямо на шунте, подключив выход к свободной ноге — ADC7.

 

Видео с демонстрацией работы устройства:
https://youtu.be/EF3L979mCus

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Схемы, печатки (Proteus), прошивка (CVAVR 2.05), ПО (Flash Builder 4.6):

https://yadi.sk/d/5P4Np9qzvQ8j5

 

Первичные источники:

1. 1. ИИП для новичков
https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=85106

1.2. Собираем импульсный БП. Блок питания на микросхеме KA2S0880 (как вариант вместо IR2153)
https://radiokot.ru/circuit/power/supply/03/

1.3. Импульсный блок питания (60Вт) (обратноходовый на UC3842)
https://radiokot.ru/circuit/power/supply/04/

1.4. И

Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения и тока

Если вы ищете схему простого, мощного, надежного и доступного лабораторного блока питания, то эта статья именно для вас. Я настоятельно рекомендую данную схему для повторения, только

просьба собирать её по печатной плате, которую я для вас сделал, чтобы избежать всевозможных ошибок при монтаже.

Основа схемы была взята из зарубежного журнала, только я увеличил немного мощности, более детально протестировал её, в итоге от себя добавил дополнительный силовой транзистор, ну и сама плата естественно была модернизирована. Получился отличный блок питания с хорошей нагрузочной способностью, а стабилизация осталась на достаточно высоком уровне.

Основной недостаток линейных схем заключается в их малом КПД, а при конструировании таких источников питания возникают проблемы с охлаждением силовых транзисторов, поэтому очень желательно использовать трансформатор с несколькими обмотками и систему коммутации.

Наиболее простейший вариант показан на фото.

Стоит указать то, что сейчас многие отдают предпочтение импульсным лабораторным источником питания у которых кпд может доходить до 90 и более процентов, но больше ценится именно линейные источники питания. Профессиональные линейные блоки питания всегда дополняют узлом коммутации обмоток.

Блок питания может обеспечить на выходе стабильное напряжение от 0 до 35-38 вольт, а выходной ток может доходить до 5-6 ампер.

Кстати ток также стабилизирован, то есть выставленное значение тока будет сохраняться при изменениях входного и выходного напряжения, и не зависит от выходной нагрузки.

Выставили ток в 1 ампер и даже при коротком замыкании у вас он будет ограничен одним амперам.

А вот собственно и модернизированная схема.

Я снизил сопротивление датчика тока до 0,1 оМа,

добавил второй силовой транзистор параллельно первому,

но в эмиттерных цепях каждого транзистора стоит токо-выравнивающий или балластный резистор.

Силовые транзисторы можно любые соответствующей мощности, ток коллектора транзистора желательно 10 ампер и выше, при этом мощность рассеивания должна быть 100 и более ватт.

Так как данная схема — линейная, я очень советую использовать транзисторы в металлических корпусах, на крайняк транзисторы в корпусе ТО247, чтобы не возникли проблемы с теплоотдачей.

В схеме имеем три мощных резистора, балластные советую взять на 5 ватт, а вот датчик тока и на 10 ватт не помешает.

Балластные резисторы советую взять сопротивлением 0,22 Ома у меня они к сожалению закончились, поэтому поставил на 0,1 Ом, но если транзисторы имеют максимально идентичные параметры, то такое решение даже лучше.

В моём случае, в качестве силовых транзисторов изначально использовал ключи 2SD209 по сути это аналог ключей MJE13009, оба варианта очень часто применяются в компьютерных блоках питания.

Каждый такой транзистор может рассеивать 100-130 ватт мощности, но лишь в том случае, если имеется хорошее охлаждение и вы уверены в подлинности транзисторов, но их основная проблема слишком низкий коэффициент усиления по току, всего около 20.

Аналогичное ключи ставить я крайне не рекомендую по нескольким причинам. Во-первых регулировка будет нелинейной из за малого усиления ключей, по этой же причине управлять такими транзисторами тяжело, поэтому драйверный ключик будет жестко нагреваться и ему будет нужен небольшой радиатор.

Очень советую транзисторы в металлических корпусах, наподобие 2N3055, для таких схем они идеально подходят. Металлический корпус, приличная мощность и ток коллектора, а коэффициент усиления по току около 200, как раз то, что нужно.

Я в итоге поставил ключи 2SD1047, они обладают приличным усилением, применяются как в источниках питания, так и в выходных каскадах усилителей мощности низкой частоты.

Радиатор для ключей удобно использовать общий, притом изолировать ключи прокладками не нужно, так как подложки или коллекторы в нашей схеме общие.

После подачи питания на схему стабилизатора нужно путём вращения данного, подстроечного резистора выставить максимальный выходной ток,

допустим 5 ампер, далее выставляем максимальное напряжение на выходе, тут всё зависит от того, какой у вас источник питания, какой у него ток и напряжение на выходе, то есть данный стабилизатор без проблем можно скорректировать под любой источник питания.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Теперь подаем питание на вход стабилизатора и проверяем минимальное, выходное напряжение — оно как видим 0 вольт, что и требовалось доказать, регулировка очень плавная во всём диапазоне.

Теперь проверим ток, минимальный выходной ток можно скинуть вплоть до 0, а максимальных 5 ампер схема выдают без проблем.

Один из самых важных тестов — насколько просядет выходное напряжение при определенных токах, ну давайте посмотрим, но перед этим важно указать, что на проводах, измерительном шунте амперметра и на самом стабилизаторе, а также на токо-выравнивающих резисторах будут падения напряжения, то есть на указанных участках будут просадки, это в случае любого источника питания.

Ток 1 ампер, просадка около 0,1 вольта,

ток 3 ампера просадка всего 0,4 вольта

и наконец максимальный ток 5 ампер, просадка 0,65 вольт, без измерительного оборудования эти цифры были бы гораздо меньше.

Проверим стабильность выходного напряжения при резких изменениях входного, ну например перепады в сети.

Как видим стабилизатор держится молодцом, при изменении входного напряжения на 10 вольт выходное изменяется лишь на 50-70 милливольт.

А теперь пульсации на выходе, при итоге в 1 ампер пульсации не более 20 милливольт, при токе в 3 ампера — около 25-30 милливольт,

а при максимальном токе в 5 ампер, пульсации на выходе около 50-60 милливольт, согласитесь это неплохой показатель для блока питания такого уровня.

Архив к статье; скачать.

Автор; Ака Касьян.

Простые импульсные блоки питания » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Несколько раз меня выручали блоки питания, схемы которых стали уже класическими, оставаясь простыми для любого, кто хоть раз уже что-то электронное в своей жизни паял.

Аналогичные схемы разрабатывались многими радиолюбителями для разных целей, но каждый конструктор вкладывал в схему что-то свое, менял расчеты, отдельные компоненты схемы, частоту преобразования, мощность, подстраивая под какие-то, известные только самому автору, нужды…

Мне же часто приходилось использовать подобные схемы вместо их громоздких трансформаторных аналогов, облегчая вес и объем своих конструкций, которые необходимо было запитать от сети. Как пример: стерео-усилитель на микросхеме, собранный в дюралевом корпусе от старого модема.

Содержание / Contents

Описание работы схемы, коль она классическая, приводить особого смысла нет. Замечу лишь, что я отказался от использования в качестве схемы запуска от транзистора, работающего в режиме лавинного пробоя, т.к. однопереходные транзисторы типа КТ117 работают в узле запуска гораздо надежнее. Запуск на динисторе мне тоже нравится.

На рисунке представлены: а) цоколёвка старых транзисторов КТ117 (без язычка), б) современная цоколёвка КТ117, в) расположение выводов на схеме, г) аналог однопереходного транзистора на двух обычных (подойдут любые транзисторы верной структуры — структуры p-n-p (VT1) типа КТ208, КТ209, КТ213, КТ361, КТ501, КТ502, КТ3107; структуры n-p-n (VT2) типа КТ315, КТ340, КТ342, КТ503, КТ3102)
Ошибка. Диод VD1 включить наоборот!Схема на полевых транзисторах несколько сложнее, что вызвано необходимостью защиты их затворов от перенапряжения.

Ошибка. Диод VD1 включить наоборот!

Все намоточные данные трансформаторов приведены на рисунках. Максимальная мощность нагрузки, которую может запитать блок питания с трансформатором, выполненном на ферритовом кольце марки 3000НМ 32×16Х8, около 70Вт, на К40×25Х11 той же марки, — 150Вт.

Диод VD1 в обеих схемах запирает схему запуска подачей отрицательного напряжения на эмиттер однопереходного транзистора после запуска преобразователя.

Из особенностей — выключение блоков питания производится замыканием обмотки II коммутирующего трансформатора. При этом нижний по схеме транзистор запирается и происходит срыв генерации. Но, кстати, срыв генерации происходит именно по причине «закорачивания» обмотки.

Запирание транзистора в данном случае, хоть и явно происходит по причине замыкания контактом выключателя эмиттерного перехода, — вторично. Однопереходной транзистор в данном случае не сможет запустить преобразователь, который может находиться в таком состоянии (оба ключа заперты по постоянному току через нулевое практически сопротивление обмоток трансформатора) сколь угодно долго.

Правильно расчитанная и аккуратно собранная конструкция блока питания, как правило, легко запускается под требуемой нагрузкой и в работе ведет себя стабильно.

Константин (riswel)

Россия, г. Калининград

C детства — музыка и электро/радио-техника. Перепаял множество схем самых различных по разным поводам и просто, — для интереса, — и своих, и чужих.

За 18 лет работы в Северо-Западном Телекоме изготовил много различных стендов для проверки различного ремонтируемого оборудования.
Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов.

Более 30-ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.ч. — электропитающего. С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой.

Почему я здесь? Да потому, что здесь все — такие же, как я. Здесь много для меня интересного, поскольку я не силен в аудио-технике, а хотелось бы иметь больший опыт именно в этом направлении.

 

Блок питания своими руками — как сделать компактный и простой блок

Блоки питания постоянного тока нужны не только радиолюбителям. Они имеют очень широкую сферу применения, и поэтому ими в той или иной степени пользуется большинство домашних мастеров. В этой статье описаны основные типы преобразователей напряжения, их характерные отличия и области применения и то, как сделать простой блок питания своими руками.

Самостоятельное изготовление позволит получить экономию немалых денежных средств. Разобравшись с устройством и принципом работы можно легко выполнить ремонт этого устройства.

Краткое содержимое статьи:

Области применения

Эти устройства имеют очень широкую сферу применения. Давайте рассмотрим основные способы использования. Для экономии ресурса аккумуляторных батарей к самодельным блокам питания подключают низковольтный электроинструмент.  Такие приборы используются для подключения светодиодных осветительных приборов, установке освещения в помещениях с высокой влажностью и опасностью поражения электрическим током и для многих других целей, не имеющих прямого отношения к радиоэлектронике.


Классификация устройств

Большинство блоков питания преобразуют сетевое переменное напряжение величиной 220 вольт в постоянное напряжение заданной величины. При этом устройства характеризуется большим перечнем рабочих параметров, которые необходимо учитывать при покупке или конструировании.

Основными рабочими параметрами является выходной ток, напряжение и возможность стабилизации и регулировки выходного напряжения. Все эти преобразователи по способу преобразования классифицируются на две большие группы: аналоговые и импульсные приборы. Эти группы блоков питания имеют сильные отличия и легко различаются по фото с первого взгляда.

Ранее выпускались только аналоговые приборы. В них преобразование напряжения осуществляется с помощью трансформатора. Собрать такой источник не составляет труда. Его схема достаточна проста. Он состоит из понижающего трансформатора, диодного моста и стабилизирующего конденсатора.

Диоды преобразуют переменное напряжение в постоянное напряжение. Конденсатор дополнительно его сглаживает. Недостатком таких приборов являются большие габариты и масса.

Трансформатор мощностью 250 Ватт обладает массой несколько килограмм. Кроме того на выходе таких устройств напряжение может меняться от внешних факторов. Поэтому для стабилизации выходных параметров в таких аппаратах в электронную схему добавляются специальные элементы.

С использованием трансформаторов изготавливаются блоки питания повышенной мощности. Такие приборы целесообразно использовать для зарядки автомобильных аккумуляторов или для подключения электрических дрелей для экономии ресурса литиевых аккумуляторов.

Преимуществом такого устройства является гальваническая развязка между двумя обмотками (за исключением автотрансформаторов). Первичная обмотка, подключенная в сеть высокого напряжения, не имеет физического контакта с вторичной обмоткой. На ней генерируется пониженное напряжение.

Передача энергии осуществляется с помощью магнитного поля переменного тока в металлическом сердечнике трансформатора. При наличии минимальных знаний в радиоэлектронике своими руками легче собрать классический регулируемый блок питания с использованием трансформатора.


С развитием электронной техники стало возможным выпускать более дешевые полупроводниковые преобразователи напряжения. Они очень компактны, мало весят и обладают очень низкой ценой. Благодаря этому они стали лидерами рынка. В любой квартире используются несколько разных блоков питания.

К сожалению, в большинстве современных приборов отсутствует гальваническая развязка с питающей сетью. Из-за этого довольно часто гибнут люди, которые при зарядке сотового телефона или другой техники пользуются прибором и одновременно принимают ванну или умываются.

При соблюдении техники безопасности человеку ничего не грозит. Эти приборы обладают достаточно низкой стоимостью и при их поломке зачастую их не пытаются отремонтировать, а приобретают новое устройство. Тем не менее если разобраться со схемами и принципами работы импульсных блоков питания, то легко можно будет, как отремонтировать такой блок питания, так и собрать новый прибор.

Импульсные блоки питания

Давайте разберемся с устройством и принципом работы импульсных источников питания. В таких приборах на входе переменное сетевое напряжение преобразуется в высокочастотное напряжение. Для трансформации токов высокой частоты требуются не большие трансформаторы, а миниатюрные электромагнитные катушки. Поэтому такие преобразователи легко умещаются в маленьких корпусах. Например, они легко размещаются в пластиковом патроне энергосберегающей лампы.


Компоновка такого блока питания в приборе небольшого размера не вызывает никаких проблем. Для надежной работы необходимо предусмотреть возможность охлаждения на специальных металлических радиаторах нагревающихся элементов электронной схемы. Преобразованное напряжение выпрямляется с помощью быстродействующих диодов и сглаживается на выходном фильтре.

Недостатком таких приборов является неизбежное наличие высокочастотных помех на выходе преобразователя, несмотря даже на наличие специальных фильтров. Кроме того, в импульсных приборах используются специальные схемы стабилизации выходного напряжения.


Импульсный блок питания можно приобрести в виде отдельного блока, готового к монтажу в приборе. Также это устройство можно собрать самостоятельно, воспользовавшись широко распространенными схемами и инструкциями по сборке блоков питания.

При этом следует учесть, что самостоятельная сборка может обойтись дороже покупного изделия, приобретенного в интернете на азиатском рынке. Это может быть вызвано тем, что радиоэлектронные компоненты продаются с большей наценкой, чем наценка производителя в Китае на сборку изделия и его доставку. В любом случае, разобравшись с устройством таких приборов, можно будет не только собрать такой прибор самостоятельно, но и при необходимости отремонтировать. Такие навыки будут очень полезными.

При желании сэкономить, можно воспользоваться импульсными блоками питания от персональных компьютеров. Зачастую в вышедшем из строя персональном компьютере находится исправный блок. Они требуют минимальной доработки перед использованием.

Такие блоки питания имеют защиту от холостого хода. Они должны всё время находиться под нагрузкой. Поэтому для того, что бы избежать отключения в нагрузку включают постоянное сопротивление. Такие модернизированные блоки применяют в первую очередь для питания бытового электроинструмента.

Фото блоков питания своими руками

Дежурный блок питания своими руками

Для более доступного объяснения данного материала настоятельно рекомендую прочесть статью по основам ремонта компьютерных блоков питания.

Проверяем входное сопротивление

Итак, дали в ремонт блок питания Power Man на 350 Ватт

Что делаем первым делом? Внешний и внутренний осмотр. Смотрим на “потроха”. Если ли какие сгоревшие радиоэлементы? Может где-то обуглена плата или взорвался конденсатор, либо пахнет горелым кремнием? Все это учитываем при осмотре. Обязательно смотрим на предохранитель.

Если он сгорел, то ставим вместо него временную перемычку примерно на столько же Ампер, а потом замеряем входное сопротивление через два сетевых провода. Это можно сделать на вилке блока питания при включенной кнопке “ВКЛ”.

Оно НЕ должно быть слишком маленькое, иначе при включении блока питания еще раз произойдет короткое замыкание.

Замеряем напряжения

  • Если все ОК, включаем наш блок питания в сеть с помощью сетевого кабеля, который идет вместе с блоком питания, и не забываем про кнопочку включения, если она у вас была в выключенном состоянии.
  • Далее меряем напряжение на фиолетовом проводе

Мой пациент на фиолетовом проводе показал 0 Вольт. Беру мультиметр и прозваниваю  фиолетовый провод на землю. Земля – это провода черного цвета с надписью СОМ. COM – сокращенно от “common”, что значит “общий”. Есть также некоторые виды “земель”:

Как только я коснулся земли и фиолетового провода, мой мультиметр издал дотошный сигнал “ппииииииииииип” и  показал нули на дисплее. Короткое замыкание, однозначно.

Ну что же, будем искать схему на этот блок питания. Погуглив по просторам интернета, я нашел схему. Но нашел только на Power Man 300 Ватт. Они все равно будут похожи. Отличия в схеме были лишь в порядковых номерах радиодеталей на плате. Если уметь анализировать печатную плату на соответствие схемы, то это не будет большой проблемой.

А вот и схемка на Power Man 300W. Щелкните по ней для увеличения в натуральный размер.

Ищем виновника

Как мы видим в схеме, дежурное питание, далее по тексту – дежурка, обозначается как +5VSB:

Прямо от нее идет стабилитрон номиналом в 6,3 Вольта на землю. А как вы помните, стабилитрон – это тот же самый диод, но подключается в схемах наоборот. У стабилитрона используется обратная ветвь ВАХ. Если бы стабилитрон был живой, то у нас провод +5VSB не коротил бы на массу. Скорее всего стабилитрон сгорел и PN переход разрушен.

Что происходит при сгорании разных радиодеталей с физической точки зрения? Во-первых, изменяется их сопротивление. У резисторов оно становится бесконечным, или иначе говоря, уходит в обрыв. У конденсаторов оно иногда становится очень маленьким, или иначе говоря, уходит в короткое замыкание. С полупроводниками возможны оба этих варианта, как короткое замыкание, так и обрыв.

В нашем случае мы можем проверить это только одним способом, выпаяв одну или сразу обе ножки стабилитрона, как наиболее вероятного виновника короткого замыкания. Далее будем  проверять пропало ли короткое замыкание между дежуркой и массой или нет. Почему так происходит?

  • Вспоминаем простые подсказки:
  • 1)При последовательном соединении работает правило больше большего, иначе говоря, общее сопротивление цепи больше, чем сопротивление большего из резисторов.
  • 2)При параллельном же соединении работает обратное правило, меньше меньшего, иначе говоря итоговое сопротивление будет меньше чем сопротивление резистора меньшего из номиналов.

Можете взять произвольные значения сопротивлений резисторов, самостоятельно посчитать и убедиться в этом. Попробуем логически поразмыслить, если у нас одно из сопротивлений параллельно подключенных радиодеталей будет равно нулю, какие показания мы увидим на экране мультиметра ? Правильно, тоже равное нулю…

И до тех пор пока мы не устраним это короткое замыкание путем выпаивания одной из ножек детали, которую мы считаем проблемной, мы не сможем определить, в какой детали у нас короткое замыкание. Дело все в том,  что при звуковой прозвонке, ВСЕ детали параллельно соединенные с деталью находящейся в коротком замыкании, будут у нас звониться накоротко с общим проводом!

Пробуем выпаять стабилитрон. Как только я к нему прикоснулся, он развалился надвое. Без комментариев…

Дело не в стабилитроне

Проверяем, устранилось ли у нас короткое замыкание по цепям дежурки и массы, либо нет. Действительно, короткое замыкание пропало. Я сходил в радиомагазин за новым стабилитроном и запаял его. Включаю блок питания, и… вижу как мой новый, только что купленный стабилитрон испускает волшебный дым)…

  1. И тут я сразу вспомнил одно из главных правил ремонтника:
  2. Если что-то сгорело, найди сначала причину этого, а только затем меняй деталь на новую или рискуешь получить еще одну сгоревшую деталь.
  3. Ругаясь про себя матом, перекусываю сгоревший стабилитрон бокорезами  и снова включаю блок питания.

Так и есть, дежурка завышена: 8,5 Вольт. В голове крутится главный вопрос: “Жив ли еще ШИМ контроллер, или я его уже благополучно спалил?”. Скачиваю даташит на микросхему и вижу предельное напряжение питания для ШИМ контроллера, равное 16 Вольтам. Уфф, вроде должно пронести…

Проверяем конденсаторы

Начинаю гуглить по моей проблеме на спец сайтах, посвященных ремонту БП ATX. И конечно же, проблема завышенного напряжения дежурки оказывается в банальном увеличении ESR электролитических конденсаторов в цепях дежурки. Ищем эти конденсаторы на схеме и проверяем их.

  • Вспоминаю о своем собранном приборе ESR метре
  • Самое время проверить, на что он способен.
  • Проверяю первый конденсатор в цепи дежурки.
  • ESR в пределах нормы.
  • Находим виновника проблемы
  • Проверяю второй
  • Жду, когда на экране  мультиметра появится какое-либо значение, но ничего не поменялось.

Понимаю, что виновник, или по крайней мере один из виновников проблемы найден. Перепаиваю конденсатор на точно такой же, по номиналу и рабочему напряжению, взятый с донорской платы блока питания. Здесь хочу остановиться подробнее:

Если вы решили поставить в блок питания ATX электролитический конденсатор не с донора, а новый, из магазина, обязательно покупайте LOW ESR конденсаторы, а не обычные. Обычные конденсаторы плохо работают в высокочастотных цепях, а в блоке питания, как раз именно такие цепи.

Итак, я включаю блок питания и снова замеряю напряжение на дежурке. Наученный горьким опытом уже не тороплюсь ставить новый защитный стабилитрон и замеряю напряжение на дежурке, относительно земли. Напряжение 12 вольт и раздается высокочастотный свист.

Снова сажусь гуглить по проблеме завышенного напряжения на дежурке, и на сайте rom.by, посвященном как ремонту БП ATX  и материнских плат так и вообще всего компьютерного железа. Нахожу свою неисправность поиском в типичных неисправностях данного блока питания. Рекомендуют заменить конденсатор емкостью 10 мкФ.

Замеряю ESR на конденсаторе…. Жопа.

  1. Результат, как и в первом случае: прибор зашкаливает. Некоторые говорят, мол зачем собирать какие-то приборы, типа вздувшиеся нерабочие конденсаторы итак видно –  они припухшие, или вскрывшиеся розочкой

Да, я согласен с этим. Но это касается только конденсаторов большого номинала. Конденсаторы относительно небольших номиналов не вздуваются. В их верхней части нет насечек по которым они могли бы раскрыться. Поэтому их просто невозможно определить на работоспособность визуально. Остается только менять их на заведомо рабочие.

Итак, перебрав свои платы был найден и второй нужный мне конденсатор на одной из плат доноров. На всякий случай было измерено его ESR. Оно оказалось в норме. После впаивания второго конденсатора в плату, включаю блок питания клавишным выключателем и измеряю дежурное напряжение. То, что и требовалось, 5,02 вольта… Ура!

Измеряю все остальные напряжения на разъеме блока питания. Все соответствуют норме. Отклонения рабочих напряжений менее 5%.  Осталось впаять стабилитрон на 6,3 Вольта.

  Долго думал, почему стабилитрон именно на  6,3 Вольта, когда напряжение дежурки равно +5 Вольт? Логичнее было бы поставить на 5,5 вольт или аналогичный, если бы он стоял для стабилизации напряжения на дежурке.

Скорее всего, этот стабилитрон стоит здесь как защитный, для того, чтобы в случае повышения напряжения на дежурке, выше 6,3 Вольт, он сгорел и замкнул накоротко цепь дежурки, отключив тем самым блок питания и сохранив нашу материнскую плату от сгорания при поступлении на нее завышенного напряжения через дежурку.

Вторая функция этого стабилитрона, видать, защита ШИМ контроллера от поступления на него завышенного напряжения. Так как дежурка соединена с питанием микросхемы через достаточно низкоомный резистор, поэтому на 20 ножку питания микросхемы ШИМ поступает почти то же самое напряжение, что и присутствует у нас на дежурке.

Заключение

Итак, какие можно сделать выводы из этого ремонта:

1)Все параллельно подключенные детали при измерении влияют друг на друга. Их значения активных сопротивлений считаются по правилу параллельного соединения резисторов. В случае короткого замыкания на одной из параллельно подключенных радиодеталей, такое же короткое замыкание будет на всех остальных деталях, которые подключены параллельно этой.

2)Для выявления неисправных конденсаторов одного визуального осмотра мало и необходимо либо менять все неисправные электролитические конденсаторы в цепях проблемного узла устройства на заведомо рабочие, либо отбраковывать путем измерения прибором ESR-метром.

3)Найдя какую либо сгоревшую деталь, не торопимся менять её на новую, а ищем причину которая привела к её сгоранию, иначе мы рискуем получить еще одну сгоревшую деталь.

Источник: https://www.RusElectronic.com/remont-kompyuternogo-bp-problemy-s-dezhurnym-napryazheniem/

Ремонт бп пк — дежурное напряжение

В прошлой статье мы рассмотрели, какие действия нужно предпринять, если у нас предохранитель блока питания ATX в коротком замыкании.

Это означает, что проблема где-то в высоковольтной части, и нам нужно прозванивать диодный мост, выходные транзисторы, силовой транзистор или мосфет, в зависимости от модели блока питания.

Если же предохранитель цел, мы можем попробовать подсоединить шнур питания к блоку питания, и включить его выключателем питания, расположенным на задней стенке блока питания.

И вот здесь нас может поджидать сюрприз, сразу как только мы щелкнули выключателем, мы можем услышать высокочастотный свист, иногда громкий, иногда тихий. Так вот, если вы услышали этот свист, даже не пытайтесь подключать блок питания для тестов к материнской плате, сборке, или устанавливать такой блок питания в системный блок!

Дело в том, что в цепях дежурного напряжения (дежурки) стоят все те же знакомые нам по прошлой статье электролитические конденсаторы, которые теряют емкость, при нагреве, и от старости, у них увеличивается ESR, (по-русски сокращенно ЭПС)  эквивалентное последовательное сопротивление. При этом визуально, эти конденсаторы могут ничем не отличаться от рабочих, особенно это касается небольших номиналов.

   

Дело в том, что на маленьких номиналах, производители очень редко устраивают насечки в верхней части электролитического конденсатора, и они не вздуваются и не вскрываются.

Такой конденсатор не измерив специальным прибором, невозможно определить на пригодность работы в схеме. Хотя иногда, после выпаивания, мы видим, что серая полоса на конденсаторе, которой маркируется минус на корпусе конденсатора, становится темной, почти черной от нагрева.

Как показывает статистика ремонтов, рядом с таким конденсатором обязательно стоит силовой полупроводник, или выходной транзистор, или диод дежурки, или мосфет.

Все эти детали при работе выделяют тепло, которое пагубно сказывается на сроке работы электролитических конденсаторов. Дальнейшее объяснять про работоспособность такого потемневшего конденсатора, думаю будет лишним.

Если у блока питания остановился кулер, из-за засыхания смазки и забивания пылью, такой блок питания скорее всего потребует замены практически ВСЕХ электролитических конденсаторов на новые, из-за повышенной температуры внутри блока питания. Ремонт будет довольно муторным, и не всегда целесообразным. Ниже приведена одна из распространенных схем, на которой основаны блоки питания Powerman 300-350 ватт, она кликабельна:

Схема БП АТХ Powerman

Давайте разберем, какие конденсаторы нужно менять, в этой схеме, в случае проблем с дежуркой:

Итак, почему же нам нельзя подключать блок питания со свистом к сборке для тестов? Дело в том, что в цепях дежурки стоит один электролитический конденсатор, (выделено синим) при увеличении ESR которого, у нас возрастает дежурное напряжение, выдаваемое блоком питания на материнскую плату, еще до того, как мы нажмем кнопку включения системного блока. Иными словами, как только мы щелкнули клавишным выключателем на задней стенке блока питания, это напряжение, которое должно быть равно +5 вольт, поступает у нас на разъем блока питания, фиолетовый провод разъема 20 Pin, а оттуда на материнскую плату компьютера.

В моей практике были случаи, когда дежурное напряжение было равно (после удаления защитного стабилитрона, который был в КЗ) +8 вольт, и при этом ШИМ контроллер был жив. К счастью блок питания был качественный, марки Powerman, и там стоял на линии +5VSB, (так обозначается на схемах выход дежурки) защитный стабилитрон на 6.2 вольта.

Почему стабилитрон защитный, как он работает в нашем случае? Когда напряжение у нас меньше, чем 6.2 вольта, стабилитрон не влияет на работу схемы, если же напряжение становится выше, чем 6.

2 вольта, наш стабилитрон при этом уходит в КЗ (короткое замыкание), и соединяет цепь дежурки с землей.

Что нам это дает? Дело в том, что замкнув дежурку с землей, мы сохраняем тем самым нашу материнскую платы от подачи на нее тех самых 8 вольт, или другого номинала повышенного напряжения, по линии дежурки на материнку, и защищаем материнскую плату от выгорания.

Но это не является 100% вероятностью, что у нас в случае проблем с конденсаторами сгорит стабилитрон, есть вероятность, хотя и не очень высокая, что он уйдет в обрыв, и не защитит тем самым нашу материнскую плату.

В дешевых блоках питания, этот стабилитрон обычно просто не ставят.

Кстати, если вы видите на плате следы подгоревшего текстолита, знайте, скорее всего там какой-то полупроводник ушел в короткое замыкание, и через него шел очень большой ток, такая деталь очень часто и является причиной, (правда иногда бывает, что и следствием) поломки.

После того, как напряжение на дежурке придет в норму, обязательно поменяйте оба конденсатора на выходе дежурки. Они могут придти в негодность из-за подачи на них завышенного напряжения, превышающего их номинальное.

Обычно там стоят конденсаторы номинала 470-1000 мкф.

Если же после замены конденсаторов, у нас на фиолетовом проводе, относительно земли появилось напряжение +5 вольт, можно замкнуть зеленый провод с черным, PS-ON и GND, запустив блок питания, без материнской платы.

Если при этом начнет вращаться кулер, это значит с большой долей вероятности, что все напряжения в пределах нормы, потому что блок питания у нас стартанул.

Следующим шагом, нужно убедиться в этом, померяв напряжение на сером проводе, Power Good (PG), относительно земли.

Если там присутствует +5 вольт, вам повезло, и остается лишь замерить мультиметром напряжения, на разъеме блока питания 20 Pin, чтобы убедиться, что ни одно из них не просажено сильно.

Как видно из таблицы, допуск для +3.3, +5, +12 вольт — 5%, для -5, -12 вольт — 10%.

Если же дежурка в норме, но блок питания не стартует, Power Good (PG) +5 вольт у нас нет, и на сером проводе относительно земли ноль вольт, значит проблема была глубже, чем только с дежуркой.

Различные варианты поломок и диагностики в таких  случаях, мы рассмотрим в следующих статьях. Всем удачных ремонтов! С вами был AKV.

   Ремонт электроники

Источник: https://elwo.ru/publ/remont/remont_bp_pk_dezhurnoe_naprjazhenie/3-1-0-953

Ремонт компьютерных блоков питания — drive2

В этой статье, я немного расскажу об основах ремонта компьютерных, импульсных блоков питания стандарта ATX. Это одна из первых моих статей, я написал её примерно 5 лет назад, по этому прошу строго не судить.

Меры предосторожности.Ремонт импульсных БП, довольно опасное занятие, особенно если неисправность касается горячей части БП. Поэтому делаем всё вдумчиво и аккуратно, без спешки, с соблюдением техники безопасности.

Силовые конденсаторы могут длительное время держать заряд, поэтому не стоит прикасаться к ним голыми руками сразу после отключения питания. Ни в коем случае не стоит прикасаться к плате или радиаторам при подключенном к сети блоке питания.

Для того чтобы избежать фейерверка и сохранить ещё живые элементы следует впаять 100 ватную лампочку вместо предохранителя. Если при включении БП в сеть лампа вспыхивает и гаснет – все нормально, а если при включении лампа зажигается и не гаснет – где-то короткое замыкание.

Проверять блок питания после выполненного ремонта следует вдали от легко воспламеняющихся материалов.

Инструментарий.

Паяльник, припой, флюс. Рекомендуется паяльная станция с регулировкой мощности или пара паяльников разной мощности. Мощный паяльник понадобиться для выпаивания транзисторов и диодных сборок, которые находятся на радиаторах, а так же трансформаторов и дросселей.

Паяльником меньшей мощности паяется разная мелочевка.Отсос для припоя и (или) оплетка. Служат для удаления припоя.ОтверткаБокорезы. Используются для удаления пластиковых хомутов, которыми стянуты провода.МультиметрПинцетЛампочка на 100ВтОчищенный бензин или спирт.

Используется для очистки платы от следов пайки.

  • Устройство БП.
  • Немного о том, что мы увидим, вскрыв блок питания.

  1. Внутреннее изображение блока питания системы ATX
  2. A – диодный мост, служит для преобразования переменного тока в постоянный
  3. B – силовые конденсаторы, служат для сглаживания входного напряжения
  4. Между B и C – радиатор, на котором расположены силовые ключи
  5. C – импульсный трансформатор, служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки
  6. между C и D – радиатор, на котором размещены выпрямительные диоды выходных напряжений
  7. D – дроссель групповой стабилизации (ДГС), служит для сглаживания помех на выходе
  8. E – выходные, фильтрующие, конденсаторы, служат для сглаживания помех на выходе
  9. Распиновка разъема 24 pin и измерение напряжений.

Знание контактов на разъеме ATX нам понадобится для диагностики БП. Прежде чем приступать к ремонту следует проверить напряжение дежурного питания, на рисунке этот контакт отмечен синим цветом +5V SB, обычно это фиолетовый провод.

Если дежурка в порядке, то следует проверить наличие сигнала POWER GOOD (+5V), на рисунке этот контакт помечен серым цветом, PW-OK. Power good появляется только после включения БП. Для запуска БП замыкаем зеленый и черный провод, как на картинке.

Если PG присутствует, то, скорее всего блок питания уже запустился и следует проверить остальные напряжения. Обратите внимание, что выходные напряжения будут отличаться в зависимости от нагрузки.

Так, что если увидите на желтом проводе 13 вольт, не стоит беспокоиться, вполне вероятно, что под нагрузкой они стабилизируются до штатных 12 вольт.

Если у вас проблема в горячей части и требуется измерить там напряжения, то все измерения надо проводить от общей земли, это минус диодного моста или силовых конденсаторов.

  • Визуальный осмотр.
  • Первое, что следует сделать, вскрыть блок питания и произвести визуальный осмотр.

Если БП пыльный вычищаем его. Проверяем, крутится ли вентилятор, если он стоит, то это, скорее всего и является причиной выхода из строя БП. В таком случае следует смотреть на диодные сборки и ДГС. Они наиболее склонны к выходу из строя из- за перегрева.

Далее осматриваем БП на предмет сгоревших элементов, потемневшего от температуры текстолита, вспученных конденсаторов, обугленной изоляции ДГС, оборванных дорожек и проводов.

Первичная диагностика.

Перед вскрытием блока питания можно попробовать включить БП, чтобы наверняка определиться с диагнозом. Правильно поставленный диагноз – половина лечения.

Неисправности:

БП не запускается, отсутствует напряжение дежурного питанияБП не запускается, но дежурное напряжение присутствует. Нет сигнала PG.БП уходит в защиту,БП работает, но воняет.Завышены или занижены выходные напряжения

  1. Предохранитель.

Если вы обнаружили, что сгорел плавкий предохранитель, не спешите его менять и включать БП. В 90% случаев вылетевший предохранитель это не причина неисправности, а её следствие. В тако

% PDF-1.5 % 27 0 объект > / ArtBox [33,54 27,2041 595,2 828,62] / MediaBox [0 0 595,2 842] / Thumb 7168 0 R / TrimBox [0 0 595,2 842] / Ресурсы> / ColorSpace> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI ] / Свойства> / ExtGState >>> / Тип / Страница / LastModified (D: 20120605104949 + 08’00 ‘) >> endobj 70 0 объект > / ArtBox [30 27,2041 574,59 828,62] / MediaBox [0 0 595,22 842] / Thumb 7294 0 R / TrimBox [0 0 595,22 842] / Ресурсы> / ColorSpace> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI ] / Свойства> / ExtGState >>> / Тип / Страница / LastModified (D: 20120605105016 + 08’00 ‘) >> endobj 523 0 объект > endobj 524 0 объект > endobj 525 0 объект > endobj 526 0 объект > endobj 527 0 объект [1351 0 R 1352 0 R 1353 0 R 1354 0 R 1355 0 R 1356 0 R 1357 0 R 1358 0 R 1359 0 R 1360 0 R 1361 0 R 1362 0 R 1363 0 R 1364 0 R 1365 0 R 1366 0 R 1367 0 R 1368 0 R 1369 0 R 1370 0 R 1371 0 R 1372 0 R 1373 0 R 1374 0 R 1375 0 R 1376 0 R 1377 0 R 1378 0 R 1379 0 R 1380 0 R 1381 0 R 1382 0 R 1383 0 R 1384 0 R 1385 0 R 1386 0 R 1387 0 R 1388 0 R 1389 0 R 1390 0 R 1391 0 R 1392 0 R 1393 0 R 1394 0 R 1395 0 R 1396 0 R 1397 0 R 1398 0 R 1399 0 R 1400 0 1401 0 R 1402 0 R 1403 0 R 1404 0 R 1405 0 R 1406 0 R 1407 0 R 1408 0 R 1409 0 R 1410 0 R 1411 0 R 1412 0 R 1413 0 R 922 0 R 1348 0 R 1347 0 R 1346 0 R 1341 0 R 1340 0 R 1339 0 R 1338 0 R 1333 0 R 1332 0 R 1331 0 R 1330 0 R 1325 0 R 1324 0 R 1323 0 R 1322 0 R 1317 0 R 1316 0 R 1315 0 R 1314 0 R 1309 0 R 1308 0 R 1307 0 R 1306 0 R 1301 0 R 1300 0 R 1299 0 R 1298 0 R 1088 0 R] endobj 528 0 объект [922 0 R 923 0 R 924 0 R 925 0 R 926 0 R 927 0 R 928 0 R 929 0 R 930 0 R 931 0 R 932 0 R 933 0 R 934 0 R 935 0 R 936 0 R 937 0 R 938 0 R 939 0 R 940 0 R 941 0 R 942 0 R 943 0 R 944 0 R 945 0 R 946 0 R 947 0 R 948 0 R 949 0 R 950 0 R 951 0 R 952 0 R 953 0 R 954 0 R 955 0 R 956 0 R 957 0 R 958 0 R 959 0 R 960 0 R 961 0 R 962 0 R 963 0 R 964 0 R 965 0 R 966 0 R 967 0 R 968 0 R 969 0 R 970 0 R 971 0 972 рэнд 973 0 рэнд 974 0 р 975 0 р 976 0 р 977 0 р 978 0 р 980 0 р 981 0 р 982 0 рэнд 983 0 р 984 0 рэнд 985 0 р 986 0 р 987 0 р 988 0 R 989 0 R 990 0 R 991 0 R 992 0 R 993 0 R 994 0 R 995 0 R 996 0 R 997 0 R 998 0 R 999 0 R 1000 0 R 1001 0 R 1002 0 R 1003 0 R 1004 0 R 1005 0 R 1006 0 R 1007 0 R 1008 0 R 1009 0 R 1010 0 R 1011 0 R 1012 0 R 1013 0 R 1014 0 R 1015 0 R 1016 0 R 1017 0 R 1018 0 R 1019 0 R 1020 0 R 1021 0 R 1022 0 R 1023 0 R 1024 0 R 1025 0 R 1026 0 R 1027 0 R 1028 0 R 1029 0 R 1030 0 R 1031 0 R 1032 0 R 1033 0 R 1034 0 R 1035 0 R 1036 0 R 1037 0 R 1038 0 1039 р 0 1040 р 1041 0 R 1042 0 R 1043 0 R 1044 0 R 1045 0 R 1046 0 R 1047 0 R 1048 0 R 1049 0 R 1050 0 R 1051 0 R 1052 0 R 1053 0 R 1054 0 R 1055 0 R 1056 0 R 1057 0 R 1058 0 R 1059 0 R 1060 0 R 1061 0 R 1062 0 R 1063 0 R 1064 0 R 1065 0 R 1066 0 R 1067 0 R 1068 0 R 1069 0 R 1070 0 R 1071 0 R 1072 0 R 1073 0 R 1074 0 R 1075 0 R 1076 0 R 1077 0 R 1078 0 R 1079 0 R 1080 0 R 1081 0 R 1082 0 R 1083 0 R 1084 0 R 1085 0 R] endobj 529 0 объект [906 0 R 907 0 R 908 0 R 909 0 R 910 0 R 911 0 R 912 0 R 913 0 R 914 0 R 915 0 R 916 0 R] endobj 530 0 объект [837 0 R 838 0 R 839 0 R 840 0 R 841 0 R 842 0 R 843 0 R 844 0 R 845 0 R 846 0 R 847 0 R 848 0 R 849 0 R 850 0 R 851 0 R 852 0 R 853 0 R 854 0 R 855 0 R 856 0 R 857 0 R 858 0 R 859 0 R 860 0 R 861 0 R 862 0 R 863 0 R 864 0 R 865 0 R 866 0 R 867 0 R 868 0 R 869 0 R 870 0 R 871 0 R 872 0 R 873 0 R 874 0 R] endobj 531 0 объект [780 0 R 781 0 R 782 0 R 783 0 R 784 0 R 785 0 R 786 0 R 787 0 R 788 0 R 789 0 R 790 0 R 791 0 R 792 0 R 793 0 R 794 0 R 795 0 R 796 0 R 797 0 R 798 0 R 799 0 R 800 0 R 801 0 R 802 0 R 803 0 R 804 0 R 805 0 R 806 0 R 807 0 R 808 0 R 809 0 R 810 0 R 811 0 R 812 0 R 813 0 R 814 0 R 815 0 R 816 0 R 817 0 R 818 0 R 819 0 R 820 0 R 821 0 R 821 0 R 821 0 R 822 0 R] endobj 532 0 объект [550 0 R 551 0 R 552 0 R 553 0 R 552 0 R 554 0 R 552 0 R 555 0 R 556 0 R 557 0 R 558 0 R 559 0 R 560 0 R 561 0 R 562 0 R 563 0 R 564 0 565 р. 566 0 р. 567 0 р. 568 0 р. 569 0 р. 570 0 р. 571 0 р. 572 0 р. 573 0 р. 574 0 р. 575 0 р. 576 0 р. 577 0 р. 578 0 р. 579 0 р. 580 0 р. 581 0 R 582 0 R 583 0 R 584 0 R 585 0 R 586 0 R 587 0 R 588 0 R 589 0 R 590 0 R 591 0 R 592 0 R 593 0 R 594 0 R 595 0 R 596 0 R 597 0 598 0 руб. 599 0 руб. 600 0 руб. 601 0 руб. 602 0 руб. 603 0 руб. 604 0 руб. 605 0 руб. 606 0 руб. 607 0 руб. 608 0 руб. 609 0 руб. 610 0 руб. 0 R 615 0 R 616 0 R 617 0 R 618 0 R 619 0 R 620 0 R 621 0 R 622 0 R 623 0 R 624 0 R 625 0 R 626 0 R 627 0 R 628 0 R 629 0 R 630 0 R 631 0 R 632 0 R 633 0 R 634 0 R 635 0 R 636 0 R 637 0 R 638 0 R 639 0 R 640 0 R 641 0 R 642 0 R 643 0 R 644 0 R 645 0 R 646 0 R 647 0 648 рэнд 0 р] endobj 533 0 объект [534 0 R 535 0 R 536 0 R 537 0 R 538 0 R 539 0 R 540 0 R 541 0 R 542 0 R 543 0 R 544 0 R 545 0 R] endobj 534 0 объект > endobj 535 0 объект > endobj 536 0 объект > endobj 537 0 объект > endobj 538 0 объект > endobj 539 0 объект > endobj 540 0 объект > endobj 541 0 объект > endobj 542 0 объект > endobj 543 0 объект > endobj 544 0 объект > endobj 545 0 объект > endobj 546 0 объект > endobj 547 0 объект

Регулируемая поставка »Электроника

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, потому что она была доступна в течение очень многих 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 стендов

Основы линейного источника питания

Источники питания с линейной стабилизацией получили свое название от того факта, что в них используются линейные, то есть немключаемые 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 полученный сигнал используется для обеспечения сохранения на выходе требуемого напряжения.

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 такая возможность есть у лабораторных стендов.

Различные линейные блоки питания будут иметь разные схемы и включать разные блоки схем, 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 обычным явлением является 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 блока питания, а также может быть довольно дорогим, особенно для более мощных.

В зависимости от используемого выпрямительного подхода 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 лампового выпрямителя, а для ламповых нагревателей требовались дополнительные вторичные обмотки — часто 5 вольт для выпрямителя, а затем 6.3в для самих клапанов / трубок.

Выпрямитель

Поскольку входной сигнал 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 другие.

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 постоянный ток необходимо сглаживать, чтобы удалить изменяющийся уровень напряжения.Для этого используются конденсаторы большой емкости.

Сглаживающее действие резервуарного конденсатора

В 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 следующего нарастающего сигнала 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 легко и недорого 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.

Есть два основных типа линейных источников питания:

  • Шунтирующий регулятор: Шунтирующий регулятор менее широко используется в качестве основного элемента линейного регулятора напряжения.Для этой формы линейного источника питания переменный элемент размещается поперек нагрузки. Сопротивление истока установлено последовательно со входом, а шунтирующий стабилизатор регулируется, чтобы гарантировать, что напряжение на нагрузке остается постоянным.

    Источник питания рассчитан на заданный ток, и с приложенной нагрузкой шунтирующий регулятор поглощает ток, не требуемый нагрузкой, так что выходное напряжение поддерживается.


  • 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 регулятора напряжения серии

    В этой блок-схеме, опорное напряжение используется для привода серии прохода элемента, который может представлять собой биполярный транзистор или полевой транзистор. Ссылка может быть просто напряжение берется из источника опорного 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: Ввиду того, что в линейном источнике питания используется линейная технология, 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.
  • Размер: Использование линейной технологии означает, что размер линейного источника питания, как правило, больше, чем у других форм источника питания.

Несмотря на недостатки, технология источников питания с линейной регулировкой все еще широко используется, хотя она более широко используется там, где требуется низкий уровень шума и хорошее регулирование. Одно из типичных применений — аудиоусилители, где линейный источник питания может обеспечить оптимальные характеристики для питания всех каскадов усилителя.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Источники питания, схемы фильтров

  • Изучив этот раздел, вы должны уметь:
  • Опишите принцип действия емкостного конденсатора в базовых источниках питания.
  • • Резервуар-конденсатор действия.
  • • Влияние накопительного конденсатора на постоянную составляющую.
  • • Влияние накопительного конденсатора на ток диода.
  • Опишите принципы работы фильтра нижних частот, используемого в базовых источниках питания.
  • • LC-фильтры.
  • • RC-фильтры.

Компоненты фильтра

Типичную схему фильтра источника питания можно лучше всего понять, разделив схему на две части: накопительный конденсатор и фильтр нижних частот.Каждая из этих частей способствует удалению оставшихся импульсов переменного тока, но по-разному.

Резервуарный конденсатор

Рис. 1.2.1 Резервуарный конденсатор

На рис. 1.2.1 показан электролитический конденсатор, используемый как накопительный конденсатор, названный так потому, что он действует как временный накопитель выходного тока источника питания. Выпрямительный диод подает ток для зарядки накопительного конденсатора в каждом цикле входной волны. Накопительный конденсатор представляет собой большой электролитический конденсатор, обычно на несколько сотен или даже тысячу или более микрофарад, особенно в БП с сетевой частотой.Это очень большое значение емкости требуется, потому что накопительный конденсатор при зарядке должен обеспечивать достаточный постоянный ток для поддержания стабильного выхода блока питания в отсутствие входного тока; то есть во время промежутков между положительными полупериодами, когда выпрямитель не проводит ток.

Действие емкостного конденсатора на полуволновую выпрямленную синусоидальную волну показано на рис. 1.2.2. В течение каждого цикла анодное переменное напряжение выпрямителя увеличивается до Vpk. В некоторой точке, близкой к Vpk, анодное напряжение превышает катодное напряжение, выпрямитель проводит ток, и протекает импульс тока, заряжающий накопительный конденсатор до значения Vpk.

Рис. 1.2.2 Действие резервуарного конденсатора

Как только входная волна проходит через Vpk, напряжение на аноде выпрямителя падает ниже напряжения конденсатора, выпрямитель становится смещенным в обратном направлении и проводимость прекращается. Цепь нагрузки теперь питается только от емкостного конденсатора (отсюда и необходимость в конденсаторе большой емкости).

Конечно, даже несмотря на то, что резервуарный конденсатор имеет большое значение, он разряжается по мере подачи питания на нагрузку, и его напряжение падает, но не очень сильно. В какой-то момент во время следующего цикла подключения к сети входное напряжение выпрямителя поднимается выше напряжения на частично разряженном конденсаторе, и резервуар снова заряжается до пикового значения Vpk.

Пульсация переменного тока

Величина разряда накопительного конденсатора в каждом полупериоде определяется током, потребляемым нагрузкой. Чем выше ток нагрузки, тем сильнее разряд, но при условии, что потребляемый ток не является чрезмерным, количество переменного тока, присутствующего на выходе, значительно уменьшается. Обычно размах амплитуды оставшегося переменного тока (называемого пульсацией, поскольку волны переменного тока теперь значительно уменьшены) не превышает 10% от выходного напряжения постоянного тока.

Выход постоянного тока выпрямителя без накопительного конденсатора равен 0.637 Впик для двухполупериодных выпрямителей или 0,317 Впик для однополупериодных. Добавление конденсатора увеличивает уровень постоянного тока выходной волны почти до пикового значения входной волны, как это видно на рис. 1.1.9.

Для получения наименьших пульсаций переменного тока и наивысшего уровня постоянного тока было бы разумно использовать максимально возможный резервуарный конденсатор. Однако есть загвоздка. Конденсатор обеспечивает ток нагрузки большую часть времени (когда диод не проводит ток). Этот ток частично разряжает конденсатор, поэтому вся энергия, используемая нагрузкой в ​​течение большей части цикла, должна быть восполнена за очень короткое оставшееся время, в течение которого диод проводит в каждом цикле.

Формула, связывающая заряд, время и ток, утверждает, что:

Q = Оно

Заряд (Q) конденсатора зависит от величины тока (I), протекающего в течение времени (t).

Следовательно, чем короче время зарядки, тем больший ток должен подавать диод для зарядки. Если конденсатор очень большой, его напряжение практически не будет падать между импульсами зарядки; это вызовет очень небольшое количество пульсаций, но потребует очень коротких импульсов гораздо более высокого тока для зарядки накопительного конденсатора.И входной трансформатор, и выпрямительные диоды должны обеспечивать этот ток. Это означает использование более высокого номинального тока для диодов и трансформатора, чем было бы необходимо для емкостного конденсатора меньшего размера.

Таким образом, есть преимущество в уменьшении емкости резервуарного конденсатора, что позволяет увеличить имеющуюся пульсацию, но это может быть эффективно устранено путем использования ступеней фильтра нижних частот и регулятора между резервуарным конденсатором и нагрузкой.

Этот эффект увеличения размера резервуара на ток диода и трансформатора следует учитывать при любых операциях по обслуживанию; Замена накопительного конденсатора на конденсатор большей емкости, чем в оригинальной конструкции, «для уменьшения гула в сети» может показаться хорошей идеей, но может привести к повреждению выпрямительного диода и / или трансформатора.

При двухполупериодном выпрямлении характеристики резервуарного конденсатора по устранению пульсаций переменного тока значительно лучше, чем с полуволновым, для резервуарного конденсатора того же размера пульсация составляет примерно половину амплитуды, чем в полуволновых источниках, потому что в двухполупериодных схемах периоды разряда короче, так как накопительный конденсатор заряжается с частотой, вдвое превышающей частоту полуволновой конструкции.

Фильтры низких частот

Хотя пригодный для использования источник питания может быть изготовлен с использованием только резервуарного конденсатора для устранения пульсаций переменного тока, обычно необходимо также включать фильтр низких частот и / или ступень регулятора после резервуарного конденсатора, чтобы удалить оставшиеся пульсации переменного тока и улучшить стабилизацию. выходного напряжения постоянного тока в условиях переменной нагрузки.

Рис. 1.2.3 LC-фильтр

Рис. 1.2.4 RC-фильтр

Фильтры нижних частот LC или RC могут использоваться для удаления пульсации, остающейся после накопительного конденсатора.LC-фильтр, показанный на рис. 1.2.3, более эффективен и дает лучшие результаты, чем RC-фильтр, показанный на рис. 1.2.4, но для базовых источников питания LC-конструкции менее популярны, чем RC, поскольку индукторы, необходимые для фильтра Для эффективной работы на частотах от 50 до 120 Гц необходимы большие и дорогие ламинированные или тороидальные сердечники. Однако современные конструкции, использующие импульсные источники питания, где любые пульсации переменного тока имеют гораздо более высокие частоты, могут использоваться гораздо меньшие индукторы с ферритовым сердечником.

Фильтр нижних частот пропускает низкую частоту, в данном случае постоянный ток (0 Гц), и блокирует более высокие частоты, будь то 50 Гц или 120 Гц в основных схемах или десятки кГц в схемах с переключением.

Реактивное сопротивление (X C ) конденсатора в любом из фильтров очень низкое по сравнению с сопротивлением резистора R или реактивным сопротивлением дросселя X L на частоте пульсаций. В RC-схемах сопротивление R должно быть довольно низким, так как через него должен проходить весь ток нагрузки, возможно несколько ампер, выделяя значительное количество тепла. Таким образом, типичное значение составляет 50 Ом или меньше, и даже при этом значении обычно требуется использовать большой проволочный резистор.Это ограничивает эффективность фильтра, поскольку соотношение между сопротивлением R и реактивным сопротивлением конденсатора не будет больше примерно 25: 1. Тогда это будет типичный коэффициент уменьшения амплитуды пульсаций. При включении фильтра нижних частот на резисторе теряется некоторое напряжение, но этот недостаток компенсируется лучшими характеристиками пульсаций, чем при использовании только резервуарного конденсатора.

LC-фильтр работает намного лучше, чем RC-фильтр, потому что можно сделать соотношение между X C и X L намного больше, чем соотношение между X C и R.Обычно соотношение в LC-фильтре может быть 1: 4000, что дает гораздо лучшее подавление пульсаций, чем RC-фильтр. Кроме того, поскольку сопротивление постоянному току катушки индуктивности в LC-фильтре намного меньше, чем сопротивление R в RC-фильтре, проблема выделения тепла большим постоянным током значительно снижается в LC-фильтрах.

С помощью комбинированного накопительного конденсатора и фильтра нижних частот можно удалить 95% или более пульсаций переменного тока и получить выходное напряжение, примерно равное пиковому напряжению входной волны.Однако простой источник питания, состоящий только из трансформатора, выпрямителя, резервуара и фильтра нижних частот, имеет некоторые недостатки.

Рис. 1.2.5 Адаптер постоянного тока

Выходное напряжение блока питания имеет тенденцию падать по мере увеличения тока на выходе. Это связано с:

а. Резервуарный конденсатор разряжается больше в каждом цикле.

г. Большее падение напряжения на резисторе или дроссель в фильтре нижних частот при увеличении тока.

Эти проблемы можно в значительной степени преодолеть, включив на выходе источника питания каскад регулятора, как описано в модуле 2 источника питания.

Однако основные схемы питания, описанные здесь, в Модуле 1, обычно используются в обычных адаптерах постоянного тока типа «настенная бородавка», поставляемых со многими электронными продуктами. Наиболее распространенные версии содержат трансформатор, мостовой выпрямитель и иногда накопительный конденсатор. Дополнительная фильтрация и регулировка / стабилизация обычно выполняются в цепи, питаемой от адаптера.

Как можно улучшить выходную мощность базового источника питания с помощью схем регулирования, объясняется в Модуле 2 источников питания

Как источники питания превращают переменный ток в постоянный в электронных схемах

  1. Программирование
  2. Электроника
  3. Компоненты
  4. Как источники питания преобразуют переменный ток в постоянный в электронных схемах

Автор: Дуг Лоу

Задача переключения переменного Преобразование тока в постоянный называется выпрямлением , , а электронная схема, которая выполняет эту работу, называется выпрямителем .Наиболее распространенный способ преобразования переменного тока в постоянный — использование одного или нескольких диодов , тех удобных электронных компонентов, которые позволяют току проходить в одном направлении, но не в другом.

Хотя выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, полученный постоянный ток не является постоянным напряжением. Правильнее было бы назвать его «пульсирующим постоянным током». Хотя пульсирующий постоянный ток всегда движется в одном и том же направлении, уровень напряжения имеет отчетливую пульсацию, повышаясь и понижаясь немного синхронно с формой волны переменного напряжения, которое подается на выпрямитель.

Для многих цепей постоянного тока значительная пульсация в источнике питания может привести к неисправности цепи. Следовательно, требуется дополнительная фильтрация, чтобы «сгладить» пульсирующий постоянный ток, который исходит от выпрямителя, чтобы устранить пульсации.

Существует три различных типа выпрямительных схем, которые вы можете построить: полуволновые, двухполупериодные и мостовые. Ниже описывается каждый из этих трех типов выпрямителей.

Однополупериодный выпрямитель

Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода.Этот тип выпрямителя называется полуволновым выпрямителем , потому что он передает только половину входного переменного напряжения на выход.

Когда напряжение переменного тока положительно на катодной стороне диода, диод пропускает ток на выход. Но когда переменный ток меняет направление и становится отрицательным на катодной стороне диода, диод блокирует ток, так что на выходе не появляется напряжение.

Однополупериодные выпрямители

достаточно просты в сборке, но не очень эффективны.Это потому, что весь отрицательный цикл входа переменного тока блокируется однополупериодным выпрямителем. В результате выходное напряжение в половине случаев равно нулю. Это приводит к тому, что среднее напряжение на выходе составляет половину входного напряжения.

Обратите внимание на резистор с маркировкой R L . Этот резистор на самом деле не является частью выпрямительной цепи. Вместо этого он представляет собой сопротивление, создаваемое нагрузкой, которая в конечном итоге будет помещена в цепь, когда источник питания будет использоваться.

Двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель использует два диода, что позволяет ему пропускать как положительную, так и отрицательную сторону входа переменного тока.Диоды подключены к трансформатору.

Обратите внимание, что для двухполупериодного выпрямителя необходимо использовать трансформатор с центральным отводом. Диоды подключены к двум внешним выводам, а центральный отвод используется в качестве общей земли для выпрямленного постоянного напряжения. Двухполупериодный выпрямитель преобразует обе половины синусоидальной волны переменного тока в постоянный ток положительного напряжения.

В результате получается постоянное напряжение, которое пульсирует с двойной частотой входного переменного напряжения. Другими словами, при условии, что на входе используется бытовой ток 60 Гц, на выходе будет пульсирующий постоянный ток с частотой 120 Гц.

Мостовой выпрямитель

Проблема с двухполупериодным выпрямителем заключается в том, что для него требуется трансформатор с центральным ответвлением, поэтому он производит постоянный ток, составляющий лишь половину от общего выходного напряжения трансформатора.

Мостовой выпрямитель преодолевает это ограничение за счет использования четырех диодов вместо двух. Диоды расположены в виде ромба, так что на каждой половине фазы синусоидальной волны переменного тока два диода пропускают ток к положительной и отрицательной сторонам выхода, а два других диода блокируют ток.Мостовой выпрямитель не требует трансформатора с центральным отводом.

Выход мостового выпрямителя является импульсным постоянным током, как и выход двухполупериодного выпрямителя. Однако используется полное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Вы можете построить мостовой выпрямитель, используя четыре диода, или вы можете использовать ИС мостового выпрямителя, который содержит четыре диода в правильном расположении. ИС мостового выпрямителя имеет четыре контакта: два для входа переменного тока и два для выхода постоянного тока.

Об авторе книги
У Дуга Лоу до сих пор есть набор экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10 лет. Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и компьютерам (в том числе 30+ книг для чайников), Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

Рекомендации по проектированию источников питания от EE-Times • Схемы

Сделав акцент на потребности в более эффективных и рентабельных решениях по питанию, EE-Times создала эту колонку, чтобы предоставить полезные советы по различным темам управления питанием.Эта колонка предназначена для инженеров-проектировщиков всех уровней. Независимо от того, работаете ли вы в энергетическом бизнесе долгое время или только начинаете заниматься энергетикой, вы найдете несколько кусочков информации, которые могут помочь вам в решении вашей следующей задачи проектирования.

  • # 1, июль 2008: «Выбор правильной рабочей частоты для вашего источника питания»
    Выбор оптимальной рабочей частоты для вашего источника питания — это сложный компромисс
    , включающий размер, эффективность и стоимость. В общем, низкочастотные конструкции, как правило, наиболее эффективны, но они самые большие и дорогие.Повышение частоты коммутации улучшает размер и стоимость
    за счет потерь в цепи. В этой статье используется простой понижающий источник питания для
    , чтобы проиллюстрировать эти компромиссы.
  • # 2, август 2008: «Укрощение шумного источника питания» Бесшумный источник питания — не случайность. В частности, хорошая компоновка блока питания важна для минимизации лабораторного времени при разработке нового дизайна. Несколько часов или даже минут, потраченных на просмотр макета, могут сэкономить дни устранения неполадок.
  • № 3, сентябрь 2008 г .: «Демпфирование входного фильтра — Часть 1» Хотя импульсные регуляторы часто предпочтительнее линейных регуляторов, поскольку они более эффективны, топология переключения в значительной степени опирается на входной фильтр.Этот элемент схемы в сочетании с обычно отрицательным динамическим импедансом источника питания может способствовать возникновению проблем с колебаниями. Вот как избежать этой проблемы.
  • № 4, октябрь 2008 г .: «Демпфирование входного фильтра — Часть 2»
    Был установлен общий критерий, согласно которому полное сопротивление источника входного фильтра должно быть как минимум на 6 дБ меньше входного сопротивления импульсного регулятора в качестве запаса прочности. чтобы свести к минимуму вероятность колебания. Эта статья посвящена разработке такого фильтра.
  • № 5, ноябрь 2008 г .: «Пониженно-повышающая конструкция использует понижающий контроллер».
    Электронные схемы обычно работают от регулируемых положительных выходных напряжений, часто обеспечиваемых понижающими регуляторами. Если также требуется отрицательное выходное напряжение, тот же понижающий контроллер часто может быть сконфигурирован по схеме понижающего напряжения. Понижающее / повышающее отрицательное выходное напряжение, иногда называемое отрицательным обратным ходом, работающее при рабочем цикле 50%, обеспечивает выходное напряжение, равное входному напряжению, только с противоположной полярностью.Он имеет возможность «понижать» или «повышать» выходное напряжение для поддержания регулирования, регулируя рабочий цикл при колебаниях входного напряжения.
  • № 6, декабрь 2008: «Точное измерение пульсаций источника питания»
    Правильное измерение пульсаций источника питания — это искусство… ..
  • # 7, январь 2009 г .: «Эффективное отключение светодиодов»
    Transition Mode SEPIC Функционирует как простой драйвер светодиодов.
  • # 8, январь 2009: «Уменьшите электромагнитные помехи путем изменения частоты источника питания».
    Вы когда-нибудь тестировали на электромагнитные помехи и обнаруживали, что независимо от того, что вы делаете для фильтрации, вы все равно на несколько дБ не соответствуют техническим требованиям? Вот метод, который может помочь вам выполнить требования EMI или, возможно, упростить конструкцию фильтра.
  • № 9, март 2009 г .: «Оценка повышения температуры полупроводников, устанавливаемых на поверхность».
    Для полупроводников, установленных в корпусах с улучшенными тепловыми характеристиками, требуется, чтобы печатная плата функционировала как теплоотвод и обеспечивала все необходимое охлаждение.
  • # 10, апрель 2009 г .: «Просто оцените переходную характеристику нагрузки»
    Этот совет по мощности от Texas Instruments Роберт Коллман представляет простой метод оценки переходной характеристики источника питания, зная полосу пропускания управления и характеристику конденсатора выходного фильтра.
  • # 11, май 2009: «Устранение потерь в цепи источника питания»
    Этот совет по питанию представляет простой метод, помогающий устранить расхождения между расчетами и фактическими измерениями. Он основан на разложении в ряд Тейлора, в котором говорится (после некоторых вольностей), что любая функция может быть преобразована в полином.
  • # 12, июль 2009 г .: «Максимальное повышение эффективности источника питания»
    В этой статье показано, как можно использовать серию Taylor для максимального повышения эффективности источника питания при определенном токе нагрузки.
  • № 13, июль 2009 г .: «Не сгорайте из-за потерь в сердечнике индуктора»
    Вы когда-нибудь включали понижающий стабилизатор, тестировали его на полной мощности, а затем постоянно оставляли напоминание, когда вы измеряете температуру кончика пальца индуктора контрольная работа? Возможно, виноваты чрезмерные потери в сердечнике и обмотки переменного тока. При частоте переключения 100 кГц это обычно не проблема, поскольку потери в сердечнике составляют от 5 до 10% от общих потерь в катушке индуктивности. Следовательно, соответствующее повышение температуры.
  • № 14, июль 2009 г .: «Преобразователь SEPIC обеспечивает эффективное питание смещения»
    Рассматривали ли вы использование топологии несимметричного первичного преобразователя индуктивности (SEPIC) для источника питания смещения? Если вам не нужна изоляция, это может иметь смысл. SEPIC имеет несколько функций, которые делают его более привлекательным, чем неизолированный обратный ход. Звонок MOSFET и выходного выпрямителя контролируется для уменьшения электромагнитных помех (EMI) и напряжения. Во многих случаях это позволяет использовать детали с более низким напряжением, которые могут стоить меньше и быть более эффективными.Кроме того, SEPIC с несколькими выходами улучшает перекрестное регулирование между выходами, что может устранить необходимость в линейных регуляторах.
  • № 15, сентябрь 2009 г .: «Разработайте недорогой высокопроизводительный драйвер светодиодов».
    По мере снижения затрат на производство светодиодов они все чаще используются в самых разных приложениях, от портативных устройств до автомобилей и архитектурного освещения. Их высокая надежность (срок службы более 50 000 часов), хорошая эффективность (175 люмен / Вт) и почти мгновенный отклик делают их очень привлекательным источником света.Однако управление светодиодами не обходится без проблем.
  • # 16, сентябрь 2009 г .: «Демпфирование переднего преобразователя»
    Вы боретесь с подбором компонентов демпфера? Выяснить, сколько емкости и сопротивления нужно добавить, может показаться сложной задачей. Вот быстрый способ решить проблему.
  • # 17, ноябрь 2009 г .: «Снижение напряжения обратного преобразователя»
    Теперь мы посмотрим на снижение напряжения отключения полевого транзистора в обратном преобразователе.
  • # 18, декабрь 2009 г .: «Точность выходного напряжения вашего регулятора может быть не такой плохой, как вы думаете»
    Выходные напряжения падают, а требования к регулированию напряжения ужесточаются.Однако ваша работа может оказаться не такой сложной, как может показаться на первый взгляд. Даже если вы вынуждены проектировать резисторы с допуском в один процент или хуже, вы все равно сможете обеспечить очень точное выходное напряжение.
  • # 19, январь 2010: «Легко создавать множественные отрицательные выходные напряжения»
    Преобразователь C’UK превосходен в этом приложении.
  • # 20, февраль 2010: «Наблюдайте за этими непреднамеренными резонансными реакциями»
    Вы когда-нибудь щелкали по входному напряжению в блоке питания и обнаруживали, что блок питания вышел из строя? Проблема может быть в быстром нарастании входного напряжения и резонансной цепи с высокой добротностью, которая может выдавать вдвое большее напряжение входного источника.Подобные проблемы могут возникнуть, если вы быстро прервете ток в индуктивных элементах.
  • # 21, март 2010 г .: «Следите за рейтингом RMS пульсаций конденсатора!»
    Одним из часто игнорируемых напряжений в источниках питания является среднеквадратичный (среднеквадратичный) ток входного конденсатора. При неправильном понимании чрезмерный ток может вызвать перегрев конденсатора и преждевременный выход из строя.
  • # 22, апрель 2010: «Избегайте этих распространенных ошибок усилителя».
    Вот краткий сборник ошибок источника питания и усилителя, которых можно легко избежать.К ним относятся неправильный расчет коэффициента усиления усилителя ошибки, просьба к усилителю сделать что-то, что он не может сделать, и неправильная разводка схемы.
  • № 23, май 2010 г .: «Улучшение переходной характеристики источника питания при нагрузке — Часть 1».
    Этот совет по питанию сосредоточен на замыкании контура обратной связи в изолированном источнике питания с помощью шунтирующего регулятора TL431. В нем будет обсуждаться метод расширения полосы пропускания контура управления источником питания для улучшения переходной нагрузки и отклика линии.
  • # 24, июнь 2010: «Преобразование параллельных импедансов в последовательные»
    Этот Power Tip показывает вам, как быстро преобразовать параллельные комплексные импедансы в последовательные (и наоборот).
  • № 25: июль 2010 г .: «Улучшение переходной характеристики нагрузки источника питания — Часть 2»
    Этот Power Tip, продолжение Power Tip 23, фокусируется на замыкании контура обратной связи в изолированном источнике питания с помощью шунтирующего регулятора TL431 . В нем обсуждается метод расширения полосы пропускания контура управления источником питания для улучшения переходной нагрузки и отклика линии.
  • # 26: август 2010: «Распределение тока в высокочастотных проводниках»
    В этом совете по мощности мы рассмотрим эффективное сопротивление проводников в свободном пространстве и намотанных структурах.
  • # 27: сентябрь 2010: «Параллельное подключение источников питания с использованием метода спада»
    В этом совете по питанию мы рассмотрим простой метод параллельного подключения источников питания.
  • # 28: октябрь 2010: «Совет по питанию 28: оценка переходного повышения температуры в полевом МОП-транзисторе с горячей заменой — часть 1»
    В этом совете по питанию № 28 и следующем (№ 29) мы рассмотрим простой метод оценить повышение температуры МОП-транзистора с возможностью горячей замены. Схема горячей замены используется для ограничения пускового тока при подключении емкостного входного устройства к шине напряжения, на которую подается напряжение.
  • # 29: ноябрь 2010: «Совет по питанию 29: Оценка переходного повышения температуры в полевом МОП-транзисторе с горячей заменой — часть 2»
    В этом совете по питанию мы завершаем рассмотрение простого метода оценки повышения температуры в режиме горячей замены. МОП-транзистор.
  • # 30: декабрь 2010: «Наконечник питания 30: низковольтная понижающая микросхема обеспечивает простой и недорогой источник смещения»
    В этом наконечнике питания мы рассматриваем простую схему для преобразования высокого входного напряжения переменного тока в гораздо более низкое напряжение постоянного тока. напряжение, используемое в таких приложениях, как электронный счетчик.В этом конкретном приложении нет необходимости изолировать выходное напряжение от входного. Здесь выпрямленное входное напряжение переменного тока может достигать 375 В постоянного тока, а выходное напряжение находится в диапазоне 5 В при токах в несколько сотен миллиампер. Эти крупносерийные приложения часто связаны с затратами, поэтому требуется малое количество деталей / низкая стоимость схемы.
  • # 31: январь 2011: «Выберите правильное соотношение сопротивлений синхронных понижающих МОП-транзисторов»
    В этом совете по мощности мы рассмотрим коммерческое исследование рассеяния мощности проводимости в синхронно-понижающем силовом каскаде в зависимости от коэффициента заполнения и соотношение сопротивлений полевого транзистора.Результаты этого торгового исследования являются полезной отправной точкой для выбора полевых транзисторов.
  • # 32: февраль 2011: «Остерегайтесь циркулирующих токов в соединенном индукторе SEPIC — Часть 1».
    В этом совете по мощности мы устанавливаем требования к индуктивности рассеяния для связанного индуктора в топологии SEPIC. SEPIC является полезной топологией, когда электрическая изоляция между первичной и вторичной цепями не требуется и когда входное напряжение выше или ниже выходного напряжения.Его также можно использовать вместо повышающего преобразователя, когда требуется защита от короткого замыкания.
  • # 33: март 2011: «Остерегайтесь циркулирующих токов в SEPIC-индуктивности, часть 2». связанный индуктор в топологии SEPIC. Ранее мы обсуждали тот факт, что переменное напряжение разделительного конденсатора передается через индуктивность рассеяния связанной катушки индуктивности.Напряжение на индуктивности рассеяния может вызвать большие циркулирующие токи в источнике питания. В Части 2 мы показываем результаты измерений для источника питания со слабосвязанной и сильносвязанной катушкой индуктивности.
  • # 34: апрель 2011: «Разработайте простой изолированный источник смещения»
    Вы когда-нибудь сталкивались с необходимостью создания изолированного источника питания для привода затвора, изолированных цепей считывания или связи? В этом совете по мощности мы рассмотрим схему, которая может сделать это с минимальным количеством деталей, сложностью и стоимостью.Эта схема находит применение, когда у вас имеется низкое входное напряжение, а схемы с питанием допускают некоторые (пять процентов) колебания напряжения питания.
  • # 35: Май 2011: «Минимизация эффектов межобмоточной емкости трансформатора»
    Вы когда-нибудь проектировали маломощный обратноходовой преобразователь с большим передаточным числом? Если это так, вы, вероятно, столкнулись с проблемами межобмоточной емкости. В этом совете по мощности мы рассмотрим методы уменьшения влияния емкости, которые позволяют работать на более высоких частотах.
  • # 36: июнь 2011: «Высоковольтные светодиоды повышают эффективность лампочек».
    Существует большой интерес к замене ввинчиваемых ламп накаливания на лампы, в которых в качестве источника света используются светодиоды. Обычно небольшое количество светодиодов — от пяти до девяти — подключаются последовательно, и источник питания должен преобразовывать линейное напряжение в низкое напряжение, обычно десятки вольт, при токах от 350 до 700 мА. Существует ряд компромиссов при определении того, как лучше всего изолировать потребителя от сетевого напряжения.Изоляция может быть выполнена либо в источнике питания, либо в установке светодиодов. В этих конструкциях с низким энергопотреблением обычно используется физическая изоляция светодиодов, поскольку она позволяет использовать более дешевый неизолированный источник питания.
  • # 37: июль 2011: «Диапазон торговой линии для тока пульсаций входного конденсатора»
    Интересный компромисс возникает, когда вы выбираете конденсатор входного фильтра в маломощном автономном источнике питания. Вы обмениваете номинальный ток пульсации конденсатора на диапазон напряжения, в котором должен работать источник питания.Увеличивая входной конденсатор, вы прикладываете к нему больший пульсирующий ток и сужаете рабочий диапазон входного напряжения источника питания за счет уменьшения спада на входном конденсаторе.
    Это влияет на коэффициент трансформации трансформатора и различные напряжения и токи в блоке питания.
    Более высокий номинальный ток пульсации конденсатора означает меньшую нагрузку и более эффективный источник питания.
  • # 38: август 2011: «Простая схема защелки защищает источники питания»
    Вам когда-нибудь требовалась простая и недорогая схема защелки? Этот совет по питанию показывает тот, который может обеспечить защиту от сбоев в источниках питания всего за копейки компонентов.По сути, это кремниевый управляемый выпрямитель (SCR), реализованный на дискретных компонентах.
  • # 39, сентябрь 2011: «Вы получаете больше, чем просто лучшую эффективность, работая синхронно»
    Вас когда-нибудь просили разработать источник питания с хорошей переходной характеристикой при небольшой нагрузке?
    Если это так, и вы позволили источнику питания выйти из строя, вы, вероятно, обнаружили, что коэффициент усиления
    в контуре управления сильно уменьшается при малых нагрузках. Это может привести к плохой переходной характеристике и
    необходимости в массивном конденсаторе выходного фильтра.Более простой подход — сделать источник питания непрерывным при всех нагрузках.
  • # 40, октябрь 2011: «Синфазные токи и электромагнитные помехи в неизолированных источниках питания»
    Вы отклонили ли вы синфазные токи в неизолированном источнике питания как потенциальный источник электромагнитных помех (EMI)?
  • № 41, ноябрь 2011: Питание памяти DDR
    Рассеивание мощности в логических системах CMOS в первую очередь связано с тактовой частотой, входной емкостью различных вентилей в системе и напряжением питания.По мере уменьшения размеров элементов устройства и, следовательно, напряжения питания, был достигнут значительный выигрыш в снижении рассеяния на уровне затвора.
  • # 42 (Часть 1): Дискретные устройства — хорошая альтернатива интегрированным драйверам MOSFET
    Часто при проектировании источника питания инженер сталкивается с проблемой ограниченного тока возбуждения, доступного от его управляющей ИС, или слишком большой мощности, рассеиваемой в это из-за потерь в приводе ворот. Чтобы смягчить эти проблемы, часто используются внешние драйверы.Производители полупроводников (в том числе TI) имеют готовые решения MOSFET-драйверов в виде интегральных схем
  • # 43: Дискретные устройства — хорошая альтернатива встроенным драйверам MOSFET (Часть 2)
    В Power Tip # 42 мы обсудили эмиттерный повторитель, используемый в схемах управления затвором MOSFET, и увидели, что управляющие токи в диапазоне 2-A достижимы с помощью малые транзисторы СОТ-23. В этом совете по питанию мы рассмотрим синхронные выпрямители с автоматическим приводом и обсудим, когда нужны дискретные драйверы для защиты затворов синхронного выпрямителя от чрезмерных напряжений.
  • №44: Обработка переходных процессов с высокой нагрузкой dI / dt, Часть 1
    Для многих центральных процессоров (ЦП) спецификации требуют, чтобы источник питания был способен обеспечивать большие, быстро меняющиеся выходные токи, как правило, при изменении режима работы процессора.
  • № 45: «Обработка переходных процессов с высокими значениями dI / dt, часть 2»
    В Power Tip № 44 мы обсудили требования к емкостному шунтированию для нагрузок с быстро изменяющимися токами. Мы обнаружили, что крайне важно иметь конденсаторы с низкой эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL), физически близко расположенные к нагрузке, т.е. менее 0.5 нГн могут создать недопустимые скачки напряжения.
  • Совет по мощности 46: Правильно рассчитайте синхронные понижающие полевые транзисторы
    В этом силовом совете мы исследуем важность синхронизации между приводами затвора полевых транзисторов на верхней и нижней сторонах в синхронном понижающем стабилизаторе. Оптимизация сроков становится все более важной, поскольку инженеры стремятся добиться максимальной эффективности своих источников питания.
  • Совет по питанию 47: Устранение кондуктивных синфазных излучений в изолированных переключателях (часть 1)
    В этом совете по питанию мы продолжаем обсуждение синфазных токов, которое началось в силовом совете 40.Там мы обсудили, как синфазные токи создаются большими колебаниями напряжения, обнаруживаемыми в ступенях переключения, которые создают токи в емкостях на землю шасси.
  • Совет по питанию 48: Устранение кондуктивных синфазных излучений в изолированных переключателях (часть 2)
    Мы продолжаем обсуждение синфазных токов, которое началось в силовом совете 47, часть 1.
    Мы обсуждали, что мы можем вернуть синфазные токи к их источнику. за счет использования конденсатора шасси, который также снижает сопротивление источника шума.Однако существует предел безопасности относительно того, сколько емкости мы можем использовать, которая определяет оставшуюся часть синфазного фильтра.
  • Совет по питанию 49: Избегайте этих распространенных ошибок, связанных с использованием многослойных керамических конденсаторов.
    Многослойные керамические (MLC) конденсаторы стали чрезвычайно популярными в силовой электронике из-за их небольшого размера, низкого эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), низкой стоимости, высокой надежности и высокая допустимая пульсация тока. Обычно они используются вместо электролитического конденсатора для повышения производительности системы.
  • Совет по питанию 50: избегайте этих распространенных ошибок, связанных с алюминиевыми электролитическими конденсаторами.
    Алюминиевые электролитические конденсаторы остаются популярным выбором в источниках питания из-за их низкой стоимости. Однако они имеют ограниченный срок службы и чувствительны как к высоким, так и к низким температурам. Алюминиевые электролитические конденсаторы состоят из фольги, размещенной на противоположных сторонах бумаги, пропитанной электролитом. Этот электролит испаряется в течение срока службы конденсатора, изменяя его электрические свойства.Если конденсатор выходит из строя, это может быть впечатляющим, поскольку в конденсаторе повышается давление, заставляя его выпускать горючий и коррозионный газ.
  • Совет по питанию 51: Помните о паразитах конденсатора
    Характеристики пульсаций источника питания и переходных процессов устанавливают требования к величине емкости, которая вам понадобится.
  • Совет по мощности 52: Преодоление бородавки
    В связи с приближением мировых продаж сотовых телефонов к двум миллиардам в год, размер, стоимость и эффективность зарядного устройства для сотовых телефонов находятся под пристальным вниманием.
  • Совет по питанию 53: используйте P-SPICE для разработки контура управления источником питания.
    P-SPICE (или любой симулятор) может быть очень эффективным инструментом для синтеза контуров управления источником питания. В этом Power Tip мы используем P-SPICE для разработки контура управления для интегрированного синхронного понижающего преобразователя.
  • Совет по питанию 54: Используйте 2-секционный фильтр для источника питания с низким уровнем шума.
    В некоторых приложениях с низким уровнем шума может потребоваться, чтобы напряжение пульсации на выходе источника питания было менее 0,1 процента от выходного напряжения.Эти требования к низким уровням пульсаций легко могут привести к ослаблению фильтра, значительно превышающему 60 дБ, что практически невозможно удовлетворить с помощью одного каскада.
  • Совет по питанию 55: Компенсируйте источник питания с низким уровнем шума с двухсекционным фильтром
    Для некоторых приложений с низким уровнем шума может потребоваться, чтобы пульсирующее напряжение на выходе источника питания было менее 0,1 процента от выходного напряжения. Это требование низкой пульсации легко может привести к ослаблению фильтра, значительно превышающему 60 дБ, что практически невозможно удовлетворить с помощью одного каскада.В Power Tip 54 мы обсудили конструкцию и моделирование таких фильтров во временной области. В этом Power Tip мы обсудим использование P-Spice для замыкания контура обратной связи вокруг такого фильтра.
  • Совет по питанию 56: Оцените индуктивность межсоединения PWB
    В этом совете по питанию мы исследуем несколько простых формул для индуктивности межсоединения в свободном пространстве и над поверхностью земли. Мы обнаружим, что заземляющий слой значительно снижает индуктивность трассы и имеет решающее значение для оптимальной производительности источников питания.
  • Совет по питанию 57: Разработайте демпфер первичного переключателя обратного хода
    Как наилучшим образом контролировать напряжение на первичном переключателе в несимметричном обратном преобразователе (показанном на рисунке 1) — это многогранная проблема. Вы должны решить ряд технических проблем, не забывая при этом об общей стоимости.
  • Совет по питанию 58: Заземление источника питания… в каком лагере вы находитесь?
    Если вы хотите начать бурную дискуссию между группой инженеров по энергоснабжению, все, что вам нужно сделать, это спросить их, как они разводят заземления в источнике питания.Вы быстро узнаете, что есть две основные стратегии. Каждая сторона будет клясться, что у другого подхода нет шансов на срабатывание, поскольку они самодовольно помнят, насколько хорошо работал их последний проект.
  • Совет по питанию 59: Экономьте время на выезде с помощью хорошей схемы блока питания
    Вы можете разрушить хорошо спроектированный блок питания из-за небрежной схемы. В источнике питания есть схемы переключения высокой мощности, а также чувствительные аналоговые схемы, и их смешение может привести к хаотической работе.
  • Совет по питанию 60: Три простых топологии источника питания с разделенной шиной
    Сталкивались ли вы с потребностью в источнике питания с разделенной шиной и низким энергопотреблением от одного входного напряжения?
    Например, это может быть + 12 / -12 вольт от 5 вольт или +/- 5 вольт от 12 вольт. В этом Power Tip представлены три варианта топологии источников питания для удовлетворения этих требований с различной степенью производительности и затрат.
  • Совет по питанию 61: следите за коэффициентом преобразования на повышающих преобразователях
    Вам когда-нибудь приходилось обеспечивать повышенный неизолированный выход источника питания от входа с более низким напряжением? Повышающий преобразователь — традиционное решение.Тем не менее, вы должны помнить об ограничениях управляющей ИС.
  • Совет по мощности 62: ускорение или обратный ход для экстремальных коэффициентов преобразования?
    В Power Tip 61 мы обсудили ограничения коэффициента заполнения контроллера для очень высоких коэффициентов преобразования в неизолированных повышающих преобразователях. Мы обнаружили, что ограничение максимального коэффициента заполнения в контроллере ограничивает то, насколько высокое повышающее напряжение вы можете создать. Итак, что вы будете делать, когда вы достигнете этого предела?
  • Совет по питанию 63: Тестирование источников питания с высоким di / dt?
    Высокопроизводительные процессоры требуют субвольтовых шин питания, которые могут быстро генерировать и потреблять ток.Это задача тестирования — воспроизвести эти большие колебания тока для проверки характеристик источника питания. Двумя основными проблемами являются минимизация индуктивности нагрузки в испытательной установке и правильное измерение напряжения.
  • Совет по питанию 64: Компенсируйте падение кабеля без дистанционного зондирования
    Иногда в конструкции вашего источника питания предусмотрено лучшее регулирование, чем вы можете достичь без сложности дистанционного зондирования. Ярким примером этого является автономное зарядное устройство USB, в котором источник питания должен компенсировать 0.Падение кабеля на 5 вольт без затрат на два дополнительных провода. Напряжение на выходе должно быть в диапазоне 4,75-5,25 вольт. Без дистанционного зондирования этого невозможно достичь с типичными допусками компонентов и падением 0,5 В на выходном кабеле.
  • Совет по питанию 65: последствия отслеживания огибающей для источников питания Эффективность системы питания ВЧ-сигнала
    становится все более важной в системах с низким энергопотреблением, когда дело доходит до выжидания последней минуты работы от батареи, а также на мощных базовых станциях, где счета за электричество могут быть существенным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *