Регулируемый блок питания простой: Простой регулируемый блок питания 0…12В 1А

Содержание

Простой регулируемый блок питания 0…12В 1А

Да, возможно проще собрать навесным монтажом, «на коленке», регулируемый блок питания (БП) на базе линейного регулятора LM317, который является очень распространенным и дешевым компонентом. Его минус в том, что его минимальное выходное напряжение составляет 1.25В. Схема, представленная ниже, не обладает таким недостатком и имеет минимум компонентов, всего два транзистора включенных по схеме Дарлингтона.

Блок питания позволяет регулировать выходное напряжение практически от 0 до 12В постоянного тока. Им можно питать различные схемы с током потребления до 1А.

 

Простой регулируемый блок питания выполнен на германиевых транзисторах, что позволяет уменьшить падение напряжения на переходах база-эмиттер, всего по 0.2В на каждый транзистор, вместо 0.6В на каждый кремниевый транзистор. Помимо уменьшения падения относительно опорного потенциала (12В) это также уменьшает нагрев силового транзистора.

Схема простого регулируемого блока питания

Напряжение переменного тока 12В с вторичной обмотки трансформатора TV1 поступает на мостовой выпрямитель VD1-VD4. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором C1.

Источник опорного напряжения 12В выполнен на стабилитроне VD5 и ограничивающем ток резисторе R1. Опорное напряжение также имеет свои пульсации, которые сглаживаются конденсатором C2.

Потенциометр R2 делит опорное напряжение, которое поступает на базу эмиттерного повторителя VT1 и на выходе оно имеет такое же значение, но уже усиленное по току. Для увеличения коэффициента усиления VT1, транзистор VT2 включен по схеме Дарлингтона.

Верхний предел выходного напряжения нашего регулируемого блока питания зависит от номинала стабилитрона VD5. Таким образом, поставив стабилитрон на 7.5В получим на выходе регулировку от 0В до 7В. Не стоит забывать про падение на переходах Б-Э, как говорилось выше. Таким образом, под нагрузкой, на выходе регулируемого блока питания напряжение будет меньше опорного примерно на 0.4-0.5В (при использовании германиевых транзисторов).

Схема не имеет защиты от короткого замыкания и ограничения по току.

Компоненты регулируемого блока питания

Трансформатор должен иметь вторичную обмотку 12В 1А.

Транзистор VT1 можно заменить на МП16, МП16А или МП40-МП42. Транзистор VT2 можно заменить на П214, П215, П216, П217.

Выпрямительные диоды VD1-VD4 на ток 1А и более.

VT2 необходимо установить на радиатор.

Печатная плата односторонняя и имеет размеры 40?50мм.

Печатная плата простого регулируемого блока питания СКАЧАТЬ

Простой лабораторный блок питания — Блоки питания — Источники питания

Сергей Никитин

Описанием этого простого лабораторного блока питания, я открываю цикл статей, в которых познакомлю Вас с простыми и надёжными в работе разработками (в основном различных источников питания и зарядных устройств), которые приходилось собирать по мере необходимости из подручных средств.
Для всех этих конструкций в основном использовались детали и части от списанной с эксплуатации старой оргтехники.

И так, понадобился как-то срочно блок питания с регулировкой выходного напряжения в пределах 30-40 вольт и током нагрузки в районе 5-ти ампер.

В наличии имелся трансформатор от бесперебойника UPS-500, в котором при соединении вторичных обмоток последовательно, получалось около 30-33 Вольт переменного напряжения. Это меня как раз устраивало, но осталось решить, по какой схеме собирать блок питания.

Если делать блок питания по классической схеме, то вся лишняя мощность при низком выходном напряжении будет выделяться на регулирующем транзисторе. Это мне не подходило, да и делать блок питания по предлагаемым схемам как то не захотелось, и ещё нужно было-бы для него искать детали.

По этому разработал схему под те детали, какие на данный момент у меня были в наличии.

За основу схемы взял ключевой стабилизатор, чтобы на греть в пустую окружающее пространство выделяемой мощностью на регулирующем транзисторе.
Здесь нет ШИМ-регулирования и частота включения ключевого транзистора, зависит только от тока нагрузки. Без нагрузки частота включения в районе одного герца и менее, зависит от индуктивности дросселя и ёмкости конденсатора С5. Включение слышно по небольшому циканию дросселя.

Транзисторы MJ15004 были в огромном количестве от ранее разобранных бесперебойников, поэтому решил поставить их на выходные. Для надёжности поставил два в параллель, хотя и один вполне справляется со своей задачей.

Вместо них можно поставить любые мощные p-n-p транзисторы, например КТ-818, КТ-825.

Дроссель L1 можно намотать на обычном Ш-образном (ШЛ) магнитопроводе, его индуктивность особо не критична, но желательно, чтобы подходила ближе к нескольким миллигенри.
Берётся любой подходящий сердечник, Ш, ШЛ, с сечением желательно не меньше 3 см,. Вполне подойдут сердечники от выходных транформаторов ламповых приёмников, телевизоров, выходные трансформаторы кадровых развёрток телевизоров и т.д. Например стандартный размер Ш, ШЛ-16х24.

Далее берётся медный провод, диаметром 1,0 — 1,5 мм и мотается до заполнения окна сердечника полностью.
У меня дроссель намотан на железе от трансформатора ТВК-90, проводом 1,5 мм до заполнения окна.
Магнитопровод, конечно собираем с зазором 0,2-0,5мм.(2 — 5 слоёв обычной писчей бумаги).

Единственный минус этого блока питания, под большой нагрузкой дроссель у меня жужжит, и этот звук меняется от величины нагрузки, что слышно и немного достаёт. Поэтому наверно нужно дроссель хорошо пропитывать, а может ещё лучше — залить полностью в каком нибудь подходящем корпусе эпоксидкой, чтобы уменьшить звук «цикания» .

Транзисторы я установил на небольшие алюминиевые пластины, и на всякий случай поставил внутрь ещё и вентилятор для их обдува.

Вместо VD1 можно ставить любые быстрые диоды на соответствующее напряжение и ток, у меня просто в наличии много диодов КД213, поэтому я их в таких местах в основном везде и ставлю. Они достаточно мощные (10А) и напряжение 100В, что вполне достаточно.

На мой дизайн блока питания особо внимание не останавливайте, задача стояла не та. Нужно было сделать быстро, и работоспособно. Сделал временно в таком корпусе и в таком оформлении, и пока это «временно» уже довольно долго работает.
Можно в схему ещё добавить амперметр для удобства. Но это дело личное. Я поставил одну головку для измерения напряжения и тока, шунт для амперметра сделал из толстого монтажного провода (на фотографиях видно, намотан на проволочном резисторе) и поставил переключатель «Напряжение» — «Ток». На схеме это просто не показал.

 

Простой регулируемый двухканальный линейный блок питания с защитой по току на LM350. Схема

Иногда требуется простой линейный блок питания с регулируемым выходным напряжением и регулируемой функцией ограничения тока. В данной статье представлен простой блок питания с использованием регулируемого стабилизатора LM350, который обеспечивает регулируемое напряжение до 17 В и максимальный выходной ток до 2А.

LM350 имеет более высокую рассеиваемую мощность по сравнению с общедоступным регулируемым стабилизатором напряжения LM317 и, следовательно, имеет более высокий гарантированный выходной ток.

Характеристики LM350

Распиновка LM350

Типовое включение LM350

Скачать datasheet LM350 (85,5 KiB, скачано: 248)

Принципиальная схема блока питания приведена на рисунке ниже. Источник питания построен с использованием мостового выпрямителя (BR1), регулируемого стабилизатора напряжения LM350 (IC1), транзисторов BC327(T1) и BC337(T2) и нескольких дополнительных компонентов.

Если использовать трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 18-20 В с номинальным током 2A, с данной схемой мы можете получить выходное напряжение VOUT1 от 1,2 В до примерно 16,5 В, на разъеме CON3, и выходное напряжение V

OUT2 от 0 В до 15 В, на разъеме CON2.

Вход регулируемого блока питания защищен предохранителем 2А F1. Конденсаторы С3 и С5 (2200 мкФ) являются основными фильтрующими конденсаторами.

Стенд для пайки со светодиодной подсветкой

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

Входное напряжение ограничено максимальным входным напряжением микросхемы LM350. Максимальная рассеиваемая мощность LM350 составляет около 25 Вт.

Согласно datasheet на LM350, входное напряжение LM350 может быть от 3 В до 35 В, а выходное напряжение может регулироваться в диапазоне от 1,2 В до 33 В

Выходное напряжение VOUT1

можно рассчитать по следующей формуле:

VOUT1=1,25В * (1+(VR2+VR3)/R7))

Выходное напряжение VOUT2 примерно на 1,5 В ниже, чем VOUT1, и, следовательно, может начинаться с 0В.

Транзисторы T1 и T2 совместно с потенциометром VR3 образуют блок ограничения по току. Минимальный выходной ток составляет около 0,35 А и зависит от резистора R2 и потенциометра VR3.

Бегунок потенциометра VR3 должен находиться в крайнем правом положении для получения минимального выходного тока, а в крайнем левом положении — для получения максимального выходного тока.

Максимальный выходной ток составляет около 2А. когда VR1 настроен на максимальный выходной ток, T1 и T2 будут открыты, а светодиод LED2 будет светиться. В противном случае транзисторы будут T1 и T2 будут заперты, и LED2 будет выключен.

Конденсаторы С4 и С9 предотвращают переключение транзисторов Т1 и Т2 во время переходных процессов. Выходное напряжение регулируется с помощью потенциометров VR1 и VR3.

VR2 используется для грубой регулировки, в то время как VR3 используется для более точной регулировки выходного напряжения.

Соберите схему на плате. Подайте примерно 18-20 В на разъем CON1. Свечение светодиода LED1 указывает на наличие входного питания. LED2 светится, когда срабатывает ограничение по току.

Скачать рисунок печатной платы (397,5 KiB, скачано: 312)

Трансформаторные, импульсные блоки питания

В данной категории собраны схемы трансформаторных и импульсных блоков питания как самых распространенных конструкций. Задача блока питания обеспечить электрический прибор электроэнергией с необходимыми значениями тока и напряжения.

  • Часто возникает необходимость в блоке питания с фиксированным выходным напряжением. Рассмотренная в статье схема универсального блока питания является очень простой, но в тоже время, очень гибкой в плане уровня выходных напряжений. В данном универсальном блоке питания напряжение на выходе зависит только от используемого трансформатора и интегрального стабилизатора напряжения. Максимальный выходной ток составляет 1,5A. Номинальный — 1А.

    Подробнее об универсальном блоке питания

  • Двуполярное питания используется во многих схемах. В схемах усилителей, компьютерах, в блоках питания для лабораторных работ, в блоках питания некоторых модемов для телефонных линий. Вот и в этой статье мы познакомимся с типичным представителем двуполярных регулируемых блоков питания.

    Читать подробнее о двуполярном блоке питания

  • Довольно часто в нашей практике приходится адаптировать схемы, изначально разработанные для одних целей под другие. Например, сенсорный выключатель для автомобиля вы решили использовать для управления бра. И тут сталкиваемся с проблемой организации питания. В большинстве таких случаев поможет решить проблему маломощный регулируемый источник питания 12В.

    Читать дальше о маломощном источнике питания 12В

  • Очень часто для питания различных устройств, например, детские электронные игрушки, новогодние гирлянды, возникает необходимость в маломощном блоке питания 5 В, это довольно распространенный тип источника и, если для наладки собранного устройства подойдет лабораторный блок питания, то питать готовую конструкцию конечно же нужно собственным БП 5В.

    Читать подробнее о простом блоке питания

  • Радиолюбителю для проверки и наладки схем довольно часто нужен регулируемый блок питания. Предлагаемый импульсный блок питания кроме стабилизации выходного напряжения также ограничивает ток нагрузки, тем самым, стабилизируя выходной ток. Кроме этого, как известно, импульсные блоки питания обеспечивают очень высокий КПД в различных режимах работы.

    Читать подробнее о лабораторном импульсном блоке питания

  • Простой регулируемый блок питания своими руками


    Согласитесь, что в быту постоянно нужен регулируемый источник напряжения для разных целей. Вместо того чтобы делать временные решения на скорую руку из всяких адаптеров и трансформатором с выпрямителями, лучше построить красивый лабораторный источник питания для универсальных целей. Маленький, потому что как правило на столе мало места. Из-за лени не каждый хочет делать печатную плату. Поэтому можно выбрать комплект для самостоятельной сборки.

    Схема электрическая простого БП

    Схема простого БП на транзисторах с регулировкой

    Вот понравилась интересная несложная схема. А готовое устройство на её основе имеет такие достоинства:

    1. маленький, легкий, переносимый, полностью пластиковый корпус.
    2. источник питания имеет защиту.
    3. используется уже существующий трансформатор, который достался новый от зарядного устройства для электроинструмента, на 18 В 0,5 А. Номинальная мощность этого трансформатора неизвестна. Судя по измерениям и весу около 12 Вт. При 22 В он дает номинальное значение 0,5 А. Так что-то вроде 12 Вт.
    4. источник питания не должен был иметь каких-либо мощных параметров. Около 15 В, 300 мА будет достаточно для работы.
    5. бесшумный, то есть пассивное охлаждение, трансформатор тихий.
    6. должна быть возможность протестировать средней мощности светодиоды, не ища последовательно токо-ограничительные резисторы.
    7. должен обеспечивать быстрое / простое использование, чтоб не нужно вытаскивать все оборудование
    8. устойчивый — он должен выдерживать индуктивные нагрузки, батареи на выходе отключенного источника питания, постоянное еженедельное короткое замыкание на выходе.

    И вот что из этого получилось. Трансформатор снят с нового источника питания. Этот трансформатор имеет высокое напряжение разомкнутой цепи 25 В. Радиатор 40x40x25 мм со старого компьютера. Хотя там есть место для большего радиатора в корпусе после тестирования оказалось, что и текущего достаточно. Корпус большой вентилируемый. Хотелось чтобы было много места в корпусе, а не забито как обычно.

    Сборка заняла до 2 часов и была в полное удовольствие. Передняя панель оказалась несколько сложноватой. Понадобилось 40 минут, чтобы высверлить отверстия. Установка кабелей, розеток и всего остального заняла ещё 20 минут.

    Модификации схемы заключались в адаптации блока питания к более высоким напряжениям, чем заводские 13 В.

    Параметры блока питания

    • регулируемое выходное напряжение до 25 В. Очень хорошая стабильность.
    • ограничение тока 17 мА — 300 мА короткого замыкания. Плохая стабильность, но достаточная для простых целей.
    • вольтметр и амперметр на светодиодах. Чем ярче свет, тем мощнее параметры.
    • почти ничего не может быть сожжено с этим трансформатором. Трансформатор просаживается хорошо, но он и должен вести себя так.

    Что касается выключателя питания на задней части корпуса, стараюсь делать выключатели питания только на задней панели, да и в большинстве устройств выключатели питания находятся сзади. Жаль тратить место на передней панели, к тому же всегда проводим кабель питания сзади, так что еще один плюс в том, что нам не нужно тянуть 220 В на перед.

    На самом деле такая маленькая штука чрезвычайно полезна. Это действительно настольный блок питания. Удобные клеммы с двойным выходом. Правда оказалось что аналоговые индикаторы всё-же будут полезны.

    Рисунок панелей блока питания

    Тут не нужен цифровой дисплей. Стрелочный индикатор гораздо быстрее отображает информацию о текущих параметрах.

    Схему и описание конструкции ещё одного хорошего самодельного БП смотрите по ссылке.

    Регулируемый блок питания с программируемыми параметрами

    В этой статье мастер-самодельщик расскажет нам, как он сделал блок питания в корпусе старого компьютерного блока питания формата ATX. Устройство не дешевое, около 60$, но это дешевле, чем купить готовое устройство.

    Технические характеристики устройства следующие:
    Мощность — 160 Вт
    Питание — 100-240 В переменного тока
    Регулируемое выходное напряжение 0-32 В
    Регулируемый выходной ток 0 — 5 А постоянного тока
    Программируемые параметры на 10 слотов
    Два слота быстрого доступа
    Разрешение выходного напряжения: 0,01 В
    Разрешение выходного тока: 0,001 А
    Точность выходного напряжения: +/- (0,5% + 1 цифра)
    Точность выходного тока: +/- (0,5% + 2 цифры)

    Инструменты и материалы:
    -Неисправный блок питания;
    -Программируемый источник питания с цифровым управлением DPH5005;
    -Модуль питания переменного тока;
    -Гнездо постоянного тока;
    -Набор тестовых проводов;
    -Понижающий преобразователь LM2596;
    -Лента из пеноматериала;
    -Латунные проставки;
    -Паяльник;
    -Третья рука;
    -Гравер;
    -Сверлильный станок;
    -Набор инструментов для обжима клемм
    -Напильники;
    -3D-принтер;
    -Нить PLA;
    -Мультиметр;

    Шаг первый: 3D-печать передней панели
    Начал работу мастер с измерения передней части блока питания ATX. Здесь будут размещаться дисплей и разъемы. Затем измерил размеры DSP5005 и банановых гнезд. Также на панели есть USB-разъем хотя он его и не устанавливал.
    После измерения в программе fusion 360 спроектировал лицевую панель для печати на принтере.
    Параметры для печати: поддержки нет, разрешение 0,12, заполнение 20% PLA.

    Шаг второй: проверка блока питания
    Компьютерный блок питания был сломан, но не помешает его проверить. Возможно какие то детали работоспособны и пригодятся в дальнейшем.

    Чтобы проверить блок питания нужно перемкнуть контакты 16 и 17 на 24-контактном разъеме и проверить, работает хотя бы вентилятор. Затем с помощью мультиметра, проверить напряжение на контактах.

    После проверки разбирает блок питания. Для дальнейшей работы понадобится корпус, вентилятор и разъем переменного тока.

    Шаг третий: доработка корпуса
    Используя в качестве трафарета напечатанную лицевую панель, мастер делает на стенке блока питания разметку.

    Затем вырезает отверстия.

    Шаг четвертый: сборка
    Дальше приступает к сборке блока питания.
    Монтаж комплектующих производится согласно схеме.

    С помощью мультиметра устанавливает выходное напряжение регулятора, для питания вентилятора, на 12 В. Подключает вентилятор и уменьшая напряжения настраивает скорость вращения вентилятора до «слабого». Главное, чтобы он слегка крутился и отводил тепло.

    В процессе монтажа оказалось, что вентилятор не помещается в корпусе. Тогда мастер просто закрепил его сверху.

    В качестве ножек он приклеил снизу корпуса уплотнитель.

    Все готово. После сборки мастер включил устройство и протестировал его. Тест показал отличные результаты. Щелчком кнопки настройки и кнопки энкодера можно перемещать курсор по цифрам напряжения и использовать ручку для увеличения и уменьшения значений.

    Как говорилось ранее, на устройстве можно запрограммировать до 10 параметров по току и напряжению. Два из них можно быстро получить, удерживая m1 или m2.

    На видео можно посмотреть процесс сборки и тестирования устройства.

    Источник

    Лабораторный блок питания — сборка качественного регулируемого устройства

    Каждый начинающий радиолюбитель нуждается в лабораторном блоке питания. Чтобы правильно его сделать, нужно подобрать подходящую схему, а с этим обычно возникает много проблем.

    Краткое содержимое статьи:

    Виды и особенности блоков питания

    Встречаются два типа блоков питания:

    • Импульсный;
    • Линейный.

    Блок импульсного типа может рождать помехи, которые буду отражаться на настройке приемников и других передатчиков. Блок питания линейного типа может оказаться неспособным для выдачи необходимой мощности.

    Как правильно сделать лабораторный блок питания, от которого можно будет заряжать АКБ, и питать, чувствительны платы схем? Если взять простой блок питания линейного типа на 1,3-30 В, и мощностью тока не более 5 А, то получится хороший стабилизатор напряжения и тока.


    Воспользуемся классической схемой для сборки блока питания своими руками. Она сконструирована на стабилизаторах LM317, которые регулируют напряжение в диапазоне 1,3-37В. Их работа совмещена с транзисторами КТ818. Это мощные радиодетали, которые способны пропустить большой ток. Защитную функцию схемы обеспечивают стабилизаторы LM301.

    Эта схема разработана достаточно давно, и периодически модернизировалась. На ней появилось несколько диодных мостов, а измерительная головка получила не стандартный метод включения. На замену транзистору MJ4502 пришел менее мощный аналог – КТ818. Так же появились фильтрующие конденсаторы.

    Монтаж блока своими руками

    При очередной сборке, схема блока получила новую интерпретацию. В конденсаторах выходного типа увеличилась емкость, а для защиты были добавлены несколько диодов.

    Транзистор типа КТ818 был в этой схеме неподходящим элементом. Он сильно перегревался, и часто приводил к поломке. Ему нашли замену более выгодным вариантом TIP36C, в схеме он имеет параллельное подключение.


    Поэтапная настройка

    Изготовленный лабораторный блок питания своими руками нуждается в поэтапном включении. Первоначальный запуск проходит с отключенными LM301 и транзисторами. Далее проверяется функция регулирующая напряжение через регулятор Р3.

    Если напряжение регулируется хорошо, тогда в схему включаются транзисторы. Их работа тогда будет хорошей, когда несколько сопротивлений R7,R8 начнут балансировать цепь эмиттера. Нужны такие резисторы, чтобы их сопротивление было на максимально низком уровне. При этом тока должно хватать, иначе в Т1 и Т2 его значения будут различаться.

    Этот этап регулировки позволяет подсоединять нагрузку к выходному концу блока питания. Следует стараться избегать короткого замыкания, иначе транзисторы тут же перегорят, а вслед за ними стабилизатор LM317.


    Дальнейшим шагом буде монтаж LM301. Сперва, нужно удостовериться, что на операционном усилителе в 4 ножке имеется -6В. Если на ней присутствует +6В, то возможно имеется неправильное подключение диодного моста BR2.

    Так же подключение конденсатора С2 может быть неверным. Проведя осмотр и исправив дефекты монтажа, можно на 7 ножку LM301 давать питание. Это допустимо делать с выхода блока питания.

    На последних этапах настраивается Р1, так чтобы он мог работать на максимальном рабочем токе БП. Лабораторный блок питания с регулировкой напряжения отрегулировать не так сложно. В этом деле лучше лишний раз перепроверить монтаж деталей, чем получить КЗ с последующей заменой элементов.

    Основные радиоэлементы

    Чтобы собрать мощный лабораторный блок питания своими руками, нужно приобрести подходящие компоненты:

    • Для питания потребуется трансформатор;
    • Несколько транзисторов;
    • Стабилизаторы;
    • Операционный усилитель;
    • Несколько разновидностей диодов;
    • Электролитические конденсаторы – не более 50В;
    • Резисторы разных типов;
    • Резистор Р1;
    • Предохранитель.

    Номинал каждой радиодетали необходимо сверять со схемой.


    Блок в конечном виде

    Для транзисторов необходимо подобрать подходящий радиатор, который сможет рассеивать тепло. Более того, внутри монтируется вентилятор, для охлаждения диодного моста. Еще один устанавливается на внешнем радиаторе, который будет обдувать транзисторы.

    Для внутренней начинки желательно подобрать качественный корпус, так как вещь получилась серьезной. Все элементы следует хорошо зафиксировать. На фото лабораторного блока питания, можно заметить, что на замену стрелочным вольтметрам пришли цифрового устройства.

    Фото лабораторного блока питания


    9.2: Цепи источника питания — рабочая сила LibreTexts

    Существует три основных типа источников питания: нерегулируемый (также называемый грубой силой ), линейный регулируемый и коммутирующий . Четвертый тип схемы источника питания, называемый с регулируемой пульсацией , представляет собой гибрид между схемами «грубой силы» и «переключением» и заслуживает отдельного раздела.

    Нерегулируемый

    Нерегулируемый источник питания — самый примитивный тип, состоящий из трансформатора, выпрямителя и фильтра нижних частот.Эти источники питания обычно демонстрируют большое количество пульсаций напряжения (то есть быстро меняющуюся нестабильность) и другие «шумы» переменного тока, накладываемые на мощность постоянного тока. Если входное напряжение изменяется, выходное напряжение будет изменяться пропорционально. Преимущество нерегулируемых поставок в том, что они дешевы, просты и эффективны.

    линейно регулируемый

    Линейный стабилизированный источник питания — это просто «грубый» (нерегулируемый) источник питания, за которым следует транзисторная схема, работающая в «активном» или «линейном» режиме, отсюда и название линейный стабилизатор .(В ретроспективе это очевидно, не так ли?) Типичный линейный регулятор предназначен для вывода фиксированного напряжения для широкого диапазона входных напряжений, и он просто сбрасывает любое избыточное входное напряжение, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение на нагрузку. Это чрезмерное падение напряжения приводит к значительному рассеиванию мощности в виде тепла. Если входное напряжение станет слишком низким, транзисторная схема потеряет стабилизацию, что означает, что она не сможет поддерживать постоянное напряжение. Он может только снизить избыточное напряжение, но не восполнить недостаток напряжения в цепи грубой силы.Следовательно, вы должны поддерживать входное напряжение как минимум на 1–3 вольт выше желаемого выходного напряжения, в зависимости от типа регулятора. Это означает, что эквивалент мощности минимум от 1 до 3 вольт, умноженный на ток полной нагрузки, будет рассеиваться схемой регулятора, генерируя много тепла. Это делает источники питания с линейной регулировкой неэффективными. Кроме того, чтобы избавиться от всего этого тепла, они должны использовать большие радиаторы, которые делают их большими, тяжелыми и дорогими.

    Переключение

    Импульсный регулируемый источник питания («переключатель») — это попытка реализовать преимущества схем с прямым и линейным регулированием (компактность, эффективность и дешевизна, но также «чистое» стабильное выходное напряжение).Импульсные источники питания работают по принципу выпрямления входящего напряжения сети переменного тока в постоянное, преобразования его в высокочастотный прямоугольный переменный ток через транзисторы, работающие как переключатели включения / выключения, повышая или понижая это напряжение переменного тока с помощью легкого веса. трансформатор, затем выпрямляет выход переменного тока трансформатора в постоянный ток и фильтрует его для конечного выхода. Регулировка напряжения достигается изменением «рабочего цикла» инверсии постоянного тока в переменный на первичной стороне трансформатора. Помимо меньшего веса из-за меньшего размера сердечника трансформатора, коммутаторы имеют еще одно огромное преимущество перед двумя предыдущими конструкциями: этот тип источника питания может быть сделан настолько независимым от входного напряжения, что он может работать в любой системе электроснабжения в мире. ; они называются «универсальными» источниками питания.

    Обратной стороной коммутаторов является то, что они более сложны и из-за своей работы имеют тенденцию генерировать много высокочастотных «шумов» переменного тока в линии электропередачи. Большинство коммутаторов также имеют на своих выходах значительные пульсации напряжения. У более дешевых типов этот шум и пульсации могут быть такими же сильными, как и для нерегулируемого источника питания; Такие коммутаторы начального уровня не бесполезны, потому что они по-прежнему обеспечивают стабильное среднее выходное напряжение, и есть «универсальные» входные возможности.

    Дорогие коммутаторы не имеют пульсаций и имеют почти такой же низкий уровень шума, как и некоторые линейные типы; эти переключатели обычно столь же дороги, как и линейные источники питания.Причина использования дорогого коммутатора вместо хорошего линейного в том, что вам нужна универсальная совместимость с энергосистемой или высокая эффективность. Высокая эффективность, легкий вес и небольшие размеры — вот причины, по которым импульсные источники питания почти повсеместно используются для питания цифровых компьютерных схем.

    Регулируемая пульсация

    Источник питания с пульсирующим регулированием является альтернативой линейно регулируемой проектной схеме: источник питания «грубой силы» (трансформатор, выпрямитель, фильтр) составляет «входной конец» схемы, но транзистор работает строго в его включенном состоянии. В режиме выключения (насыщение / отсечка) мощность постоянного тока передается на большой конденсатор по мере необходимости для поддержания выходного напряжения между высоким и низким заданным значением.Как и в переключателях, транзистор в стабилизаторе пульсаций никогда не пропускает ток, находясь в «активном» или «линейном» режиме в течение значительного промежутка времени, что означает, что очень мало энергии будет потрачено впустую в виде тепла. Однако самым большим недостатком этой схемы регулирования является необходимое присутствие некоторой пульсации напряжения на выходе, поскольку напряжение постоянного тока изменяется между двумя уставками управления напряжением. Кроме того, эта пульсация напряжения изменяется по частоте в зависимости от тока нагрузки, что затрудняет окончательную фильтрацию постоянного тока.

    Цепи стабилизатора пульсаций

    , как правило, немного проще схемы переключателя, и им не нужно обрабатывать высокие напряжения в линии питания, с которыми должны работать переключающие транзисторы, что делает их более безопасными в эксплуатации.

    Общие сведения о полноволновых и полуволновых источниках питания — Примечание по применению


    В этом документе описывается опасность смешивания полуволновых и двухполупериодных источников питания, а также дается обзор основных схем полуволнового и двухполупериодного источников питания.

    Рис.1: Условное обозначение диода
    Диоды

    Чтобы понять разницу между двухполупериодными и полуволновыми источниками питания, вы должны понимать, как работает диод.
    На рисунке 1 показано схематическое обозначение диода. Диод — это электронный переключатель. Когда на анодной (+) клемме больше положительного напряжения, чем на катодной (-) клемме, переключатель замыкается, и ток будет течь через диод от анода (+) к катоду (-). Когда на катодной (-) клемме больше положительного напряжения, чем на анодной (+) клемме, переключатель разомкнут и ток не течет.

    Опасность смешивания полуволн с полноволновыми источниками питания

    На рисунке 2 показана схема двухполупериодного источника питания. Во многих системах управления используются полуволновые источники питания, и в этих системах нижний вывод трансформатора 24 В переменного тока обычно заземлен. Если к такой системе подключен двухполупериодный источник питания (как показано на рисунке 4), то верхний вывод трансформатора также подключается к земле через диод D3 во время отрицательного полупериода источника питания переменного тока.Это создает короткое замыкание между клеммами трансформатора (как показано на рисунке 3), которое либо срабатывает выключатель, либо сгорает диод, либо сгорает трансформатор — или, возможно, все три.

    Следовательно, никогда не следует пытаться запитать полуволновые и двухполупериодные блоки питания от одного и того же трансформатора.

    Полуполупериодные и двухполупериодные источники питания могут сосуществовать в одной системе управления, их просто нужно запитать от отдельных трансформаторов.

    Рис. 2: Базовый двухполупериодный источник питания Рис.3: Клеммы трансформатора источника питания на рисунке 4 ниже соединены вместе через диод D3 во время отрицательного полупериода подачи переменного тока. 4: Базовый двухполупериодный источник питания с нижним выводом трансформатора 24 В переменного тока, неправильно подключенным к земле
    Полуволновые источники питания

    На рисунке 5 показан простой полуволновой источник питания. 24 В переменного тока — это выход силового трансформатора 24 В переменного тока. D1 — это диод, который преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток. C1 — конденсатор фильтра, который сглаживает пульсирующий постоянный ток.R1 — нагрузка схемы, 275 Ом было выбрано для нагрузки около 100 мА.

    На рисунке 6 показаны формы напряжения полуволнового источника питания при входном 24 В переменного тока (среднеквадратичное значение) (или 68 вольт от пика до пика). Более светлая форма волны — это напряжение питания 24 В переменного тока, а более темная форма волны — это напряжение на конденсаторе фильтра C1 и нагрузочном резисторе R1.

    Как показано на рис. 6, на каждом положительном полупериоде источника питания 24 В переменного тока напряжение на конденсаторе фильтра и нагрузочном резисторе повышается до пикового значения переменного напряжения.В отрицательном полупериоде конденсатор обеспечивает ток для нагрузки. Изменение напряжения нагрузки, или пульсация, зависит от емкости конденсатора — больший конденсатор будет иметь меньшую пульсацию напряжения.

    Рис. 5: Базовый полуволновой источник питания Рис. 6: Формы напряжения полуволнового источника питания

    На затененной части рисунка 6 эффективная схема полуволнового источника питания показана на рисунке 7. Источник 24 В переменного тока заряжает C1 и обеспечивает ток нагрузки. Поскольку конденсатор должен накапливать ток в течение отрицательного полупериода, зарядный ток конденсатора может быть довольно большим, в данном случае почти 1 ампер.Чем больше конденсатор, тем больше зарядный ток.

    Рис. 7: Диод D1 закрыт во время заштрихованной части сигнала на рис. 6. Рис. 8: Диод D1 открыт во время незатененной части сигнала на рис. 6.

    На незатененном участке на рис. 6 эффективная схема полуволнового источника питания показана на рис. 8. Диод открыт, поэтому напряжение 24 В переменного тока. источник не подает питание, а конденсатор обеспечивает весь ток нагрузки.

    Полуволновые источники питания обычно более сложны, чем схема, показанная на рисунке 5.Эта простая схема была выбрана для облегчения объяснения. Обычно существует схема регулирования, чтобы поддерживать постоянное напряжение на выходе. Регуляторы работают хорошо, но они не могут поддерживать постоянный выход, если напряжение конденсатора фильтра падает ниже регулируемого выхода. Регуляторы также используют часть напряжения конденсатора фильтра для правильной работы.

    В показанной здесь схеме напряжение фильтрующего конденсатора падает до 20 В, прежде чем он будет заряжен 24 В переменного тока. Следовательно, невозможно получить регулируемую мощность более 19.5 В постоянного тока.

    Источники питания полной волны

    На рисунке 9 показан простой двухполупериодный источник питания. 24 В переменного тока — это выход силового трансформатора 24 В переменного тока. D2, D3, D4 и D5 — диоды, которые преобразуют переменный ток в пульсирующий постоянный ток. C2 — это конденсатор фильтра, который сглаживает пульсирующий постоянный ток. R2 — нагрузка схемы, 275 Ом было выбрано для нагрузки около 100 мА.

    На рис. 10 показаны формы сигналов напряжения двухполупериодного источника питания, когда на входе 24 В переменного тока (среднеквадратичное значение) (или 68 вольт от пика до пика). Более светлая форма волны — это источник питания 24 В переменного тока после того, как он был преобразован диодами в пульсирующее постоянное напряжение.Более темная форма волны — это напряжение на конденсаторе фильтра C2 и нагрузочном резисторе R2.

    Как показано на рис. 10, напряжение на конденсаторе фильтра и нагрузочном резисторе повышается до пикового значения напряжения питания. Когда напряжение питания возвращается к нулю, конденсатор обеспечивает ток для нагрузки. Изменение напряжения нагрузки, или пульсация, зависит от емкости конденсатора — больший конденсатор будет иметь меньшую пульсацию напряжения.

    В темных прямоугольниках на Рисунке 10 эффективная схема источника питания показана на Рисунке 11.В светлых прямоугольниках на рисунке 10 эффективная схема источника питания показана на рисунке 12. В течение обоих этих периодов источник питания 24 В переменного тока заряжает C1 и обеспечивает ток нагрузки. Ток зарядки конденсатора может быть довольно большим, в данном случае почти 0,5 ампер. Чем больше конденсатор, тем больше зарядный ток.

    В незатененной части рисунка 10 все диоды открыты, и конденсатор обеспечивает весь ток нагрузки.

    Рис. 9: Базовый двухполупериодный источник питания Рис.10: Формы напряжения полноволнового источника питания Рис. 11: Путь тока в темной заштрихованной части рис. 10 Рис. 12: Путь тока в светлой части рис. 10. Полнопериодные источники питания

    обычно более сложны, чем схема, показанная на рис. 9. Эта простая схема была выбрана для облегчения объяснения. Обычно существует схема регулирования, чтобы поддерживать постоянное напряжение на выходе. Регуляторы работают хорошо, но они не могут поддерживать постоянный выход, если напряжение конденсатора фильтра падает ниже регулируемого выхода.Регуляторы также используют часть напряжения конденсатора фильтра для правильной работы. В схеме, показанной на предыдущей странице, напряжение фильтрующего конденсатора падает до 25,5 В, прежде чем он будет заряжен 24 В переменного тока. Следовательно, было бы невозможно получить регулируемый выход выше 25 В постоянного тока.

    Как описано на первой странице этого документа, полуволновые и двухполупериодные источники питания могут сосуществовать в одной системе управления, их просто нужно запитать от отдельных трансформаторов.

    Если у вас есть дополнительные вопросы о полуволновых и полноволновых источниках питания, пожалуйста, позвоните вашему представителю BAPI.


    Версия этого документа в формате pdf для печати

    Источники Питания

    Источники Питания Главная | Карта | Проекты | Строительство | Пайка | Исследование | Компоненты | 555 | Символы | FAQ | Ссылки
    Типы | Двойные поставки | Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор

    Следующая страница: Преобразователи
    См. Также: AC и DC | Диоды | Конденсаторы

    Типы источников питания

    Есть много типов блоков питания.Большинство из них предназначены для преобразования сети переменного тока высокого напряжения. к подходящему низковольтному источнику питания для электронных схем и других устройств. Источник питания можно разбить на серию блоков, каждый из которых выполняет конкретная функция.

    Например, регулируемое напряжение 5 В:


    Более подробно каждый из блоков описан ниже:

    • Трансформатор — понижает напряжение сети переменного тока высокого напряжения до переменного тока низкого напряжения.
    • Выпрямитель — преобразует переменный ток в постоянный, но выходной постоянный ток меняется.
    • Smoothing (Сглаживание) — сглаживает постоянный ток от сильного колебания до небольшого.
    • Регулятор — устраняет пульсации, устанавливая на выходе постоянного тока фиксированное напряжение.
    Блоки питания, изготовленные из этих блоков, описаны ниже с принципиальной схемой и график их вывода:

    Двойные расходные материалы

    Для некоторых электронных схем требуется источник питания с положительным и отрицательным выходами. а также ноль вольт (0В).Это называется «двойным питанием», потому что это похоже на два обычные источники питания, подключенные вместе, как показано на схеме.

    Двойные источники питания имеют три выхода, например, источник ± 9 В имеет + 9 В, 0 В и Выходы -9В.


    Только трансформатор

    Низковольтный выход переменного тока подходит для ламп, нагревателей и специальных двигателей переменного тока. Это , а не , подходит для электронных схем, если они не включают выпрямитель и сглаживающий конденсатор.

    Дополнительная информация: Трансформатор


    Трансформатор + Выпрямитель

    Регулируемый выход DC подходит для ламп, обогревателей и стандартных двигателей. не подходит для электронных схем, если они не содержат сглаживающий конденсатор.

    Дополнительная информация: Трансформатор | Выпрямитель


    Трансформатор + выпрямитель + сглаживание

    Выходной сигнал smooth DC имеет небольшую пульсацию.Он подходит для большинства электронных схем.

    Дополнительная информация: Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание


    Трансформатор + выпрямитель + сглаживающий + регулятор

    Регулируемый выход DC очень плавный, без пульсаций. Подходит для всех электронных схем.

    Дополнительная информация: Трансформатор | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор


    Трансформатор

    Трансформаторы преобразуют электричество переменного тока из одного напряжения в другое с небольшими потерями мощности.Трансформаторы работают только с переменным током, и это одна из причин, по которой в сети используется переменный ток.

    Повышающие трансформаторы повышают напряжение, понижающие трансформаторы понижают напряжение. В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор для снижения опасно высокого напряжения в сети. напряжение (230 В в Великобритании) на более безопасное низкое напряжение.

    Входная катушка называется первичной обмоткой , а выходная катушка — вторичной . Между двумя катушками нет электрического соединения, вместо этого они связаны переменное магнитное поле, создаваемое в сердечнике из мягкого железа трансформатора.Две линии в середине символа схемы представляют сердечник.

    Трансформаторы расходуют очень мало энергии, поэтому выходная мощность (почти) равна входной. Обратите внимание, что при понижении напряжения ток увеличивается.

    Отношение числа витков на каждой катушке, называемое соотношением витков , определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большое количество витков на первичной (входной) катушке. который подключен к сети высокого напряжения, и небольшое количество витков на вторичной (выходной) катушке, чтобы обеспечить низкое выходное напряжение.

    Передаточное число витков = Вп = Np и выходная мощность = входная мощность
    Вс нс Vs × Is = Vp × Ip
    Vp = первичное (входное) напряжение
    Np = количество витков на первичной катушке
    Ip = первичный (входной) ток
    Vs = вторичное (выходное) напряжение
    Ns = количество витков вторичной катушки
    Is = вторичный (выходной) ток


    Выпрямитель

    Есть несколько способов подключения диодов, чтобы выпрямитель преобразовывал переменный ток в постоянный.Мостовой выпрямитель — самый важный и он производит двухполупериодных переменного постоянного тока. Двухполупериодный выпрямитель также можно сделать из всего два диода, если используется трансформатор с центральным отводом, но этот метод используется редко теперь диоды дешевле. Одиночный диод может использоваться как выпрямитель, но он использует только положительные (+) части волны переменного тока для производят полуволны переменного постоянного тока.
    Мостовой выпрямитель
    Мостовой выпрямитель может быть выполнен с использованием четырех отдельных диодов, но он также доступен в специальные пакеты, содержащие четыре необходимых диода.Он называется двухполупериодным выпрямителем. потому что он использует всю волну переменного тока (как положительную, так и отрицательную части). 1,4 В используется в мостовой выпрямитель, потому что каждый диод использует 0,7 В при проводимости, и всегда есть два проводящие диоды, как показано на схеме ниже. Мостовые выпрямители рассчитаны на максимальную ток, который они могут пропускать, и максимальное обратное напряжение, которое они могут выдержать (это должно быть как минимум в три раза превышающее действующее значение напряжения питания, чтобы выпрямитель мог выдерживают пиковые напряжения).См. Диоды страницу для получения более подробной информации, включая изображения мостовых выпрямителей.
    Мостовой выпрямитель
    Чередующиеся пары проводящих диодов, переключающиеся по
    соединения так чередующиеся направления
    Переменный ток преобразуется в одно направление постоянного тока.
    Выход: двухполупериодный переменный постоянный ток
    (с использованием всей волны переменного тока)

    Выпрямитель одинарный диод
    Один диод можно использовать в качестве выпрямителя, но он дает полуволны переменного постоянного тока. который имеет промежутки, когда переменный ток отрицательный.Трудно сгладить это достаточно хорошо, чтобы питают электронные схемы, если они не требуют очень небольшого тока, поэтому сглаживание конденсатор существенно не разряжается во время зазоров. Пожалуйста, посмотрите страницу диодов для некоторых примеров выпрямительных диодов.
    Однодиодный выпрямитель Выход: полуволна переменного тока
    (с использованием только половины переменного тока)


    Сглаживание

    Сглаживание выполняется по большому значению электролитический конденсатор, подключенный через Источник постоянного тока действует как резервуар, подающий ток на выход при изменении постоянного тока. напряжение с выпрямителя падает.На диаграмме показан несглаженный изменяющийся постоянный ток. (пунктирная линия) и сглаженный ДК (сплошная линия). Конденсатор быстро заряжается вблизи пик переменного постоянного тока, а затем разряжается по мере подачи тока на выход.


    Обратите внимание, что сглаживание значительно увеличивает среднее напряжение постоянного тока почти до пикового значения. (1,4 × значение RMS). Например, выпрямляется переменный ток 6 В RMS. до полной волны постоянного тока около 4,6 В RMS (1,4 В теряется в мостовом выпрямителе), со сглаживанием этого увеличивается почти до пикового значения, что дает 1.4 × 4,6 = 6,4 В постоянного тока.

    Сглаживание неидеальное из-за небольшого падения напряжения на конденсаторе при его разряде, давая небольшую пульсацию напряжения . Для многих цепей пульсация составляет 10% от напряжения питания. напряжение удовлетворительное, и приведенное ниже уравнение дает необходимое значение для сглаживания конденсатор. Конденсатор большего размера даст меньше пульсаций. Емкость конденсатора должна быть увеличена вдвое. при сглаживании полуволнового постоянного тока.

    Сглаживающий конденсатор для 10% пульсации, C = 5 × Io
    Vs × f
    C = сглаживающая емкость в фарадах (F)
    Io = выходной ток от источника питания в амперах (A)
    Vs = напряжение питания в вольтах (В), это пиковое значение несглаженного постоянного тока
    . f = частота источника переменного тока в герцах (Гц), 50 Гц в Великобритании


    Регулятор

    ИС регулятора напряжения доступны с фиксированным (обычно 5, 12 и 15 В) или регулируемым выходом. напряжения.Они также рассчитаны на максимальный ток, который они могут пропускать. Отрицательное напряжение Доступны регуляторы, в основном для использования в двойных источниках питания. Большинство регуляторов включают в себя автоматическая защита от чрезмерного тока («защита от перегрузки») и перегрева (‘тепловая защита’).

    Многие из микросхем фиксированного стабилизатора напряжения имеют 3 вывода и выглядят как силовые транзисторы, например, регулятор 7805 + 5V 1A, показанный справа. В них есть отверстие для крепления при необходимости радиатор.

    Пожалуйста, смотрите Электронику в Meccano веб-сайт для получения дополнительной информации об ИС регуляторов напряжения.

    стабилитрон
    a = анод, k = катод
    стабилитрон
    Для слаботочных источников питания можно сделать простой регулятор напряжения с резистором. и стабилитрон, подключенный в обратном направлении , как показано на схеме. Стабилитроны имеют номинальное напряжение пробоя Vz и максимальное напряжение . мощность Pz (обычно 400 мВт или 1.3 Вт).

    Резистор ограничивает ток (как светодиодный резистор). Ток через резистор постоянный, поэтому при отсутствии выходного тока весь ток течет через стабилитрон, и его номинальная мощность Pz должна быть достаточно большой, чтобы выдержать это.

    Пожалуйста, посетите страницу Диоды для получения дополнительной информации. про стабилитроны.

    Выбор стабилитрона и резистора:

    1. Напряжение стабилитрона Vz — это необходимое выходное напряжение
    2. Входное напряжение Vs должно быть на несколько вольт больше, чем Vz
      (это необходимо для небольших колебаний Vs из-за пульсации)
    3. Максимальный ток Imax — это требуемый выходной ток плюс 10%
    4. Мощность стабилитрона Pz определяется максимальным током: Pz> Vz × Imax
    5. Сопротивление резистора : R = (Vs — Vz) / Imax
    6. Номинальная мощность резистора : P> (Vs — Vz) × Imax
    Пример: Требуемое выходное напряжение 5 В, требуемый выходной ток 60 мА .
    1. Vz = 4,7 В (ближайшее доступное значение)
    2. Vs = 8V (оно должно быть на несколько вольт больше, чем Vz)
    3. Imax = 66 мА (выходной ток плюс 10%)
    4. Pz> 4,7 В × 66 мА = 310 мВт, выберите Pz = 400 мВт
    5. R = (8 В — 4,7 В) / 66 мА = 0,05 кОм = 50, выберите R = 47
    6. Номинальная мощность резистора P> (8 В — 4,7 В) × 66 мА = 218 мВт, выберите P = 0.5 Вт


    Следующая страница: Преобразователи | Изучение электроники

    © Джон Хьюс 2007, Клуб электроники, www.kpsec.freeuk.com
    Этот сайт был взломан с использованием ПРОБНОЙ версии WebWhacker. Это сообщение не появляется на лицензированной копии WebWhacker.

    Источники питания общего назначения




    ЭД БРЕННЕР, директор по разработке Lambda Electronics Corp.


    ——- Лямбда-модель LL-902 настольная ИС регулируемая лабораторная мощность источник питания, обеспечивающий регулируемый постоянный ток. диапазон напряжения 0-20 вольт при токах от 0 до 0,65 ампер.

    Наиболее распространены последовательно регулируемые источники питания с конденсаторной фильтрацией. Окончательное решение относительно характеристик обычно сводится к выбору производительности. и цена.

    Источники питания и регуляторы мощности представлены в широком ассортименте. устройств от аккумуляторов и генераторов до динамических электронных агрегаты с использованием цепей обратной связи.


    Рис. 1. Конфигурации выпрямителя и фильтра с изображением конденсатора (А) и (B) ЖК-фильтры. (CDC. формы выходного напряжения для однофазного, двухполупериодного выпрямитель с (1) без фильтра, (2) емкостным фильтром и (3) LC-фильтром.

    Специальная функция преобразователя переменного тока в постоянный. источник питания должен обеспечить Округ Колумбия. напряжение и ток от первичной обмотки переменного тока. источник.

    Электрические характеристики блока питания и физические форма, которую он принимает, должна зависеть от схемы, на которую подается питание, и физические требования к системе, в которой используется схема.

    Схемы и характеристики

    Преобразование мощности обычно начинается с выпрямления, т. Е. Преобразования переменный ток входное напряжение постоянного тока Напряжение. Потому что выход выпрямителя содержит относительно большой переменный ток. компонент пульсации в дополнение к его Округ Колумбия. значение, необходимо использовать фильтр для ослабления составляющей пульсации. до этого d.c. напряжение подается на постоянный ток. нагрузка. Рис. 1A и 1B показывают два типа нерегулируемых источников питания, а на рис.1С показывает вывод рябь.

    Величина пульсации после фильтрации выпрямленного выхода равна функция компонентов схемы и тока нагрузки. Фактически На практике при полной номинальной нагрузке питание конденсаторного входного фильтра ограничено. примерно до 5% среднеквадратичного значения. пульсации напряжения при питании входного LC-фильтра достигает 1% среднеквадратичного значения. пульсации напряжения. Конечно, лучшую фильтрацию можно пришлось использовать компоненты большего размера, чем те, которые продиктованы экономикой или упаковкой объем по сравнению с размером трансформатора.Однако такая фильтрация может быть лучше достигнуто другими способами.

    С нерегулируемым источником питания, независимо от того, насколько эффективно пульсации уменьшается, постоянный ток с ректификованным фильтром производительность может существенно измениться с изменениями тока нагрузки и / или линии электропередачи. Типовые характеристики регулирования Включает: Для питания конденсаторного входного фильтра: линейное регулирование 1,2% на % изменения линии при полной нагрузке и регулирование нагрузки 20% от нагрузки в год до полной загрузки.Для входного LC-фильтра: линейное регулирование составляет 1% на% изменение линии при полной нагрузке, а регулирование нагрузки составляет 10% от нагрузки до полная нагрузка.

    Из-за этих относительно невысоких рабочих характеристик нерегулируемый расходные материалы находят ограниченное применение и обычно используются только для питания лампы и электромеханические устройства, где допустимо плохое регулирование. Они находят большее применение в качестве интерфейсов для регулируемых источников питания или в качестве Округ Колумбия. источники распределения энергии в системах, где d.c.-to-d.c. точка нагрузки регуляторы работают.

    Только недавно нерегулируемые поставки стали доступны. как готовый товар. Lambda сделала доступными на складе, линейка комплектов питания, содержащих компоненты, выбранные для предварительно разработанного цепь питания, чтобы покупатель мог построить свой собственный постоянный ток. власть поставка. Компоненты набора также различаются в зависимости от выбранных схем. как постоянный ток напряжение и d.c. ток требуется.

    Основные поставляемые компоненты: трансформаторы, фильтрующие дроссели компьютерного класса. электролитические, кремниевые выпрямители и силовой гибридный стабилизатор напряжения когда требуется регулируемый выход.

    Феррорезонансный трансформатор

    Феррорезонансный трансформатор — эффективное средство компенсации из-за плохой регулировки линии. Источник питания конденсаторного входного фильтра может быть преобразован в улучшенный регулируемый источник питания путем замены линейного входной трансформатор с феррорезонансным трансформатором, обеспечивающий регулируется a.c. в секцию выпрямителя-фильтра и улучшает затухание пульсаций возводя синусоиду в квадрат. Регулировка линии и изменение формы волны пульсации вызваны резонансом между обмоткой трансформатора и внешний переменный ток конденсатор. См. Рис. 2.

    Феррорезонансный трансформатор, по сути, токоограничивающее устройство, обеспечивает автоматическую защиту от перегрузки. Потому что его главный недостаток чувствительность к изменениям частоты сети, используется только там, где частота сети стабильность гарантирована.Типичная спецификация феррорезонансного источника питания включает: регулирование линии 2% для изменения линии от 105 до 132 вольт переменный ток или 132 вольт переменного тока до 105 вольт переменного тока для любой нагрузки от 25% до 100% от полной нагрузки; регулировка нагрузки 5% от 1/2 нагрузки до полной нагрузки; регулирование частоты 2,4% для каждого цикла изменения частоты сети; и пульсация 1% среднеквадр.

    Простой феррорезонансный источник питания — самый надежный регулируемый блок питания, который используется сегодня.Предпосылки для его использования: фиксированный ввод частота, небольшие колебания нагрузки и допуск на медленную реакцию на переходные процессы. Источник феррорезонанса требует много циклов входной частоты. для восстановления после любых переходных процессов в линии.

    Регулирование с обратной связью

    Требование улучшенного регулирования, обусловленное современными сложными схемами и сложные электронные системы лучше всего подходят для управления с обратной связью источник питания.Этот тип регулируемого источника питания способен поддерживать практически постоянное выходное напряжение при выбранном значении, даже если происходят изменения в переменном токе. входное напряжение (в заданных пределах) и / или в номинальном постоянном токе. ток нагрузки. Кроме того, эти источники питания может быть защищен от короткого замыкания, что предотвращает повреждение источника питания, вызванное по неисправности нагрузки и может быть выполнен с защитой нагрузки с помощью устройств защиты от перенапряжения. для предотвращения повреждения нагрузки из-за сбоя внутреннего источника питания.Рис. 3 — это общая блок-схема регулируемого источника питания с обратной связью.

    Существует множество схем, которые можно использовать для удовлетворения требований источник питания с обратной связью.

    Выбранный подход определяется экономикой, требованиями к производительности, потребляемая мощность, КПД и заданные уровни входного / выходного напряжения.

    Схема с самым широким применением — линейная или последовательно регулируемая. источник питания, который чаще всего используется там, где выходное напряжение ниже 100 вольт и выходная мощность ниже 500 ватт.См. Рис. 4.

    В этом примере переменный ток — постоянный ток. преобразование осуществляется с помощью двухполупериодный выпрямитель и схема входного конденсаторного фильтра. Контроль элемент — один силовой транзистор или несколько транзисторов, включенных параллельно, в зависимости от потребности, который поглощает разницу между желаемым выходным напряжением и нерегулируемый постоянный ток Вход. Поскольку элемент последовательного прохода должен обрабатывать ток полной нагрузки при сохранении относительно высокого напряжения между входами и выход, это в основном схема с низким КПД.Но поскольку это линейная схема имеет потенциал для наилучших общих характеристик. Никакая другая практическая схема не имеет столь быстрого отклика, обладает регулировкой. технические характеристики, низкий уровень пульсации или универсальность в применении, как последовательно регулируемая силовая цепь.


    (вверху) Рис. 2. Источник питания феррорезонансного трансформатора.

    (вверху) Рис. 3. Регулируемый источник питания с использованием обратной связи.

    Цепи с более высокой эффективностью обычно получают с помощью коммутационных технологий, цепь, которая производит импульсы тока, когда элемент управления в насыщенном состоянии или когда элемент управления находится в состоянии отсечки и поглощения максимальное напряжение и отсутствие тока.Ширина импульса или частота повторения определяет выходное напряжение, и требуется секция фильтра для преобразования импульсы энергии на постоянный ток Управляющий элемент в этой схеме обычно SCR (для низкочастотного переключения, мощных приложений) или транзисторный (средней мощности, высокочастотная коммутация). Результирующий схема представляет собой высокоэффективный пакет с плохим регулированием, пульсацией, и переходная характеристика, чем у последовательного регулятора, но больше ватт на единицу объем и более низкая стоимость ватта.

    Как видно из предыдущих категорий, выбор источника питания это исследование экономики и компромиссов спецификаций без единого подхода имея преимущество для всех приложений. Изучая типичное приложение требования, лучшее понимание технологии питания и выбора может быть получен.

    Источники питания Лабораторные принадлежности : использование расходных материалов для лаборатории можно разделить на две категории: 1.стандарты и калибровка, а также 2. эксперименты и макетирование.

    Когда постоянный ток источник питания используется в качестве эталона напряжения или передачи стандарт для целей калибровки, его характеристики должны быть на порядок величины лучше среднего лабораторного измерительного оборудования и включают средства точной настройки условий вывода. Практически все лабораторные принадлежности серийные регуляторы из-за их превосходных рабочих характеристик. За счет использования устаревших эталонных элементов и качественных резисторов, напряжения с точностью лучше 0.01% можно получить. По корпусу чувствительны к температуре электрическая схема в печи пропорционального регулирования при подаче, температуре коэффициенты лучше, чем 0,001% / ° C, что практически исключает изменения мощности, вызванные изменениями температуры окружающей среды. Схемотехника и методы экранирования позволяют колебаниям быть ниже 100 п.в от пика до пика тем самым приближаясь к почти идеальному постоянному току. сигнал.

    Старые компоненты и печь обеспечивают стабильность на порядок. лучше, чем точность.Десятичные переключатели могут использоваться для настройки вывода таким образом, чтобы получить разрешение вплоть до микровольтного диапазона. Если калибратор должен быть частью автоматической испытательной стойки, его выход напряжение должно быть запрограммировано от внешнего источника, например, сеть резисторов или сигнал с цифровым кодированием. В последнем случае требуется точный цифро-аналоговый преобразователь для преобразования цифровую команду в программный резистор или аналоговое напряжение, в зависимости от требуемой точности.В большинстве приложений этот тип питание программируется либо резистором, либо напряжением программирования. В Конечно, во всех случаях динамический эталон напряжения не должен изменяться. из-за условий нагрузки или перегрузок, поэтому ограничение тока является необходимостью и требуется спецификация регулирования линии / нагрузки 0,0005%.

    В качестве обычного лабораторного инструмента источник питания должен быть универсальным, надежным, и прочный. Большинство лабораторных принадлежностей могут работать при постоянном напряжении, работа с постоянным током, дистанционное программирование с помощью любого сопротивления или напряжение, или последовательная или параллельная работа с аналогичными источниками для расширены возможности и полностью защищены от сбоя нагрузки.Стабилизация напряжения для линии или нагрузки обычно составляет около 0,01% с пульсацией. и шум примерно 1 мВ от пика до пика.

    Приборы

    являются обязательными для лабораторных принадлежностей, так что условия эксперименты можно контролировать. Поскольку эти поставки постоянно обрабатываются, радиаторы должны быть недоступны или, если они открыты, должны быть электрически изолированы и термически остыть на ощупь. Источники питания, рассеивающие по своей природе, должно быть надежное охлаждение. По этой причине вентиляторы следует исключить. в пользу конвекционного охлаждения, потому что вентиляторы и связанные с ними фильтры представляют проблему обслуживания слабых звеньев.

    Системные поставки: Пользователь блока питания столкнулся с проблемой установки вместе сложная электронная система, трудный выбор работы не только метод регулирования, который будет использоваться, но и метод мощности распределение. Электронной системе обычно требуется определенное количество напряжений. для питания различных цепей. Независимо от типов блоков питания используется, власть может распределяться с использованием различных методов, например, 1. индивидуальный силовые модули для каждого необходимого напряжения; 2.источник питания с несколькими выходами где вся мощность, необходимая для системы, поступает от одного блока; 3. нерегулируемый постоянный ток. распределенное напряжение или грубо регулируемое напряжение к регуляторам точки нагрузки, где мощность регулируется в точке окончательное использование; и 4. сочетание всего или некоторых из вышеперечисленных.

    Выбор отдельного модуля — привлекательный подход, потому что почти любой рейтинг доступен как стандартный продукт от производителя блока питания.Это гарантирует надежность, потому что стандартные продукты от надежного поставщика обычно имеют отчет о производительности, который можно проверить и подсчитать на для механической стабильности и воспроизводимости производства. Кроме того, отдельный модуль требует более простого обслуживания и меньшего количества запасных частей обеспечение. Большинство производителей блоков питания соберут стандартные отдельные модули в единый блок питания системы.


    Фиг.4. Упрощенная схема последовательно регулируемого источника питания.

    Источники питания с несколькими выходами, обычно дешевле, чем индивидуальные модули, когда задействованы объемы производства, обычно нестандартной конструкции, имеющей недостатки. В дополнение к исходной схеме фаза проектирования, конструкция блока питания также включает механическую упаковку конструкция, оценка тепловых характеристик и компоновка печатной платы дизайн. Следовательно, индивидуальный дизайн, где требуется быстрая доставка, обычно приводит к неудовлетворительному механическому и тепловому расчету, что приводит к плохому надежность.

    Если, однако, используются серийные регуляторы, силовые гибридные регуляторы с известные электрические и тепловые свойства, могут быть использованы для уменьшения конструкции время. За счет использования ряда гибридных регуляторов в стандартной механической упаковка с известными тепловыми свойствами, конструкция упаковки значительно упрощена, печатная плата устранена, и больше времени можно потратить на тестирование для обеспечения большей надежности блока питания с несколькими выходами. Хотя этот подход не гарантирует мгновенную доступность, он устраняет много недостатков, присущих индивидуальному подходу к проектированию.

    Когда системный шум и ухудшение состояния линии электропередачи приводят к распределению мощности проблемы, используется регулятор точки нагрузки. В этом приложении высокоэффективный источник питания, такой как нерегулируемый источник питания, феррорезонансный регулятор, или источник SCR с грубой регулировкой подает постоянный ток. власть удаленные сайты в системе. Регулировка и тонкая фильтрация осуществляется в различных местах цепи, устраняя перекрестные помехи и инжекцию шума между разными разделами системы.От постоянного тока к постоянному току. тип точка нагрузки регуляторы могут быть гибридными, монолитными или дискретными схемами, установленными на печатные платы или некоторые другие локальные сборки, где регулируется требуется мощность. И здесь гибридный подход имеет преимущество. потому что он обеспечивает наибольшую мощность (до 5 ампер) с минимум времени на проектирование.

    Существующие монолитные регуляторы тока выше 200 мА нецелесообразны. В большинстве очень большие электронные системы, нередко можно найти комбинации подходов, используемых для удовлетворения потребностей системы в распределении электроэнергии.

    Таким образом, становится очевидным, даже не поднимая вопроса о регулировании методы, которые решают огромные проблемы, стоящие перед разработчиком системы в области распределения власти ошеломляют. Факторы, вовлекающие экономичность, доступность, техническое обслуживание, надежность и согласование сигналов все должно быть учтено и решение принято.

    Еще один фактор, не упомянутый ранее: трехфазный или однофазный потребляемая мощность для снижения требований к меди и температуры кожи источника питания и их влияние на связанные схемы.Потому что системные блоки питания недоступны с внешних позиций, они обычно спроектированы с температурой поверхности выше 100 ° C. Суждение должно использоваться в электроснабжении размещение для обеспечения надлежащего охлаждения и предотвращения перегрева цепей системы повышаться.

    Оборудование для обработки данных: Все вышеупомянутые проблемы, связанные с системой Источники питания в равной степени применимы к оборудованию для обработки данных. Потому что этот тип оборудования является обычным явлением в непромышленных средах, он все больше переходит в юрисдикцию Underwriters ‘Laboratories.Таким образом, можно предположить, что любой источник питания, используемый при обработке данных должен иметь или быть способным получить одобрение UL.

    Современное оборудование для обработки данных, в связи с более частым использованием БИС (Крупномасштабная интеграция), требует большой концентрации энергии в отношение к размеру оборудования. Поскольку цифровые схемы не требуют очень точно регулируемые источники питания, высокоэффективные методы регулирования может быть использован. Как правило, блоки питания в этих приложениях должны иметь комбинированная пропускная способность (линия, нагрузка, пульсации и температура) лучше 1 или 2%.Однако в некоторых приложениях феррорезонансный Источники питания приемлемы там, где общая пропускная способность более 10% соответствуют требованиям.

    Системы памяти: Системы памяти представляют особую проблему, потому что сохранение данных имеет первостепенное значение и является особым требованием. Чтобы гарантировать, что никакие данные не будут потеряны, блоки питания должны быть последовательно включены и выключены в установленный порядок. В случае переменного тока отказ входной линии питания, d.c. мощность должна оставаться доступной в течение от 1 до 20 мс, чтобы система может постоянно хранить данные перед постоянным током. власть потеряна. Некоторые должны быть предусмотрены средства обнаружения потери основной мощности. Одинаковый требование также приводит к необходимости пониженного и повышенного напряжения цепи датчиков, чтобы можно было обнаружить неисправность источника питания и данные, сохраненные до выхода источника питания из строя до предельного состояния.

    В системах ядро-память напряжение источника питания должно изменяться в зависимости от температура окружающей среды для обеспечения надлежащего функционирования магнитной памяти материал.Это достигается путем программирования блока питания с Термисторная сеть, расположенная в основном месте памяти.

    Аналоговые схемы: наиболее широко используемой аналоговой схемой является рабочая усилитель звука. Его требования к питанию обычно равны положительному и отрицательному напряжению. равной величины (наиболее популярный диапазон — от ± 12 до 15 вольт). В аналоговых схем точность обрабатываемого сигнала составляет первостепенное значение. Чтобы колебания напряжения питания не влияли на обработки сигнала, положительные и отрицательные источники питания предназначены для отслеживания каждого другой, так что изменения, вызванные одной поставкой, компенсируются изменениями, вызванными другим.

    Регуляторы с обратной связью могут легко отслеживать друг друга с точностью до 0,2% для всех условий линии, нагрузки и колебаний температуры. Это удовлетворительно для большинства приложений.

    Поскольку точность обработки сигнала имеет первостепенное значение, большинство аналоговых в схемах используются блоки питания с линейным и нагрузочным регулированием не хуже более 0,1% и характеристики пульсации не более 5 мА от пика к пику. Чтобы предотвратить ошибки источника питания из-за обрывов распределительного провода, удаленный зондирование используется.Это позволяет регулировать постоянный ток. власть в какой-то момент кроме выходных клемм источника питания.

    Зарядные устройства и резервное питание: для предотвращения отключения электронных оборудование при переменном токе пропадает основное питание, батареи используются как резервные мощность для переменного тока в постоянный. Источники питания. Когда переменный ток мощность имеется, Источники питания заряжают батареи и подают ток нагрузки.

    Когда переменный ток пропадает питание, аккумуляторы выдают полный ток нагрузки.В источники питания должны быть ограничены электронным током, чтобы гарантировать, что используются правильные тарифы. Без переменного тока мощность, питание должно быть способен выдерживать напряжение на своих выходных клеммах, не вызывая повреждение внутренней цепи.

    При потере переменного тока мощность не является первоочередным соображением, резервная мощность поставка может быть использована для продолжения работы оборудования в случае сбоя питания. Источники питания могут быть сделаны для разделения нагрузки, каждый работает примерно с половинной нагрузкой или, если необходимо, с одним источником питания может выдерживать полную нагрузку, в то время как другой настроен на немного более низкое напряжение холостой ход без нагрузки.Работа с резервированием обычно выполняется путем изолирования каждый блок питания от нагрузки через диод. При резервной работе требуется, лучше всего проконсультироваться с отделом приложений производитель источника питания, чтобы обеспечить правильное подключение к источнику питания.

    Устройства защиты источника питания и защиты нагрузки используются для две основные причины; 1. для защиты источника питания от ошибок нагрузки, и 2. для защиты нагрузки от перебоев в электроснабжении.Обсуждение Далее следуют наиболее часто используемые устройства защиты от неисправностей.

    Ограничение тока: перегрузка источника питания за пределами номинальных значений тока всегда нужно учитывать. Перегрузки, вызванные ошибкой любого оператора или отказ нагрузки может привести к катастрофическому повреждению источника питания. Нерегулируемые источники питания могут быть защищены предохранителем или автоматическим выключателем. последовательно с выходом. Автоматические выключатели можно надежно подобрать для поездки на выбранных текущих уровнях.С другой стороны, предохранители должны быть выбран для продувки на уровнях, значительно превышающих максимальный рабочий ток до предотвратить случайный выход предохранителя из строя из-за электрической или механической усталости элемент. Обычно для предохранителей требуется коэффициент запаса прочности от 50% до 100%.

    И наоборот, предохранитель может работать неограниченно долго при максимальном номинальном значении, так что уровень защиты не может быть точно установлен или на него нельзя положиться с помощью этого метод.


    Рис. 5. Функциональная схема системы защиты от перенапряжения.

    Как упоминалось ранее, феррорезонансный источник питания по своей природе токоограничивающий. Независимо от условий нагрузки выход никогда не будет развивают более 200% максимального номинального тока (максимальный ток короткого замыкания произойдет при коротком замыкании). Регулируемая мощность с обратной связью Блок питания разработан с электронным ограничителем тока, который удерживает выход ток до заданного значения, тем самым обеспечивая защиту нагрузки а также блок питания.Устранение неисправности нагрузки должно привести к в нормальном режиме работы от источника питания без необходимости вручную сбрасывать поставка.

    Тепловая защита: многие источники питания снабжены термостатом. который автоматически отключает питание при перегреве чувствуется. Этот тип защиты в первую очередь предназначен для предотвращения работы напряжения питания при токах нагрузки или температуре окружающей среды, превышающих допустимые рейтинги производителя. Термостаты обычно требуют нескольких минут, чтобы сбрасываются после устранения причины перегрева.

    Защита от перенапряжения: чрезмерное выходное напряжение источника питания может быть вызвано неисправностью источника питания или ошибкой оператора. В любом случае, с сегодняшними деликатными интегральными схемами чрезмерное напряжение может вызвать катастрофический провал.

    Потому что стоимость защиты минимальна по сравнению со стоимостью цепи, на которую подается питание, была принята защита от перенапряжения как стандартное требование большинства пользователей источников питания.Защита от перенапряжения схема должна быть независимой системой, не зависящей от источник питания для чего-либо, кроме как источник, подлежащий мониторингу. В в случае возникновения состояния перенапряжения схема защиты будет «ломом» (короткое замыкание) выход с помощью SCR до превышения предела цепи.

    На рис. 5 представлена ​​схема простого устройства защиты от перенапряжения.

    Обнаружение пониженного напряжения: Как объяснялось ранее, состояние пониженного напряжения может вызвать потерю информации в системах памяти.Имеются схемы которые подают сигнал тревоги, если выходное напряжение источника питания упадет ниже установленный лимит.

    A Контрольный список

    Перед тем, как выбрать источник питания, необходимо составить тщательный контрольный список, который должен включать следующие пункты:

    1. Характеристики основаны на минимальных требованиях к цепи

    2. Зависимость стоимости источника питания от производительности

    3. Стоимость источника питания в зависимости от приложения

    4.Требования к защите цепей системы

    5. Требования к защите источника питания Такая оценка может только быть сделано, если все взаимосвязанные характеристики, связанные с продукт полностью понятен потенциальному пользователю.


    Как разработать регулируемый источник питания

    Производительность каждой электронной системы или электронной схемы зависит от источника питания, который питает эту схему или систему. Он обеспечивает необходимый ток в цепи.Любой посторонний шум в этом источнике питания может вызвать проблемы в работе или работе схемы. Если есть какое-либо отклонение в этом уровне питания, цепь может работать неправильно. От этого зависит точность и точность работы схемы. В некоторых схемах вся калибровка выполняется на этом уровне напряжения. Таким образом, все эти калибровки становятся ложными, если есть колебания в уровне подачи.

    Есть два типа блоков питания

    1) Нерегулируемый источник питания

    2) Регулируемый источник питания

    Нерегулируемый источник питания используется в некоторых цепях, где требуется незначительное изменение требуемого тока нагрузки.Ток нагрузки остается фиксированным или отклонение очень мало. Потому что в такой поставке

    1) Выходное напряжение уменьшается с увеличением тока нагрузки

    2) Пульсация выходного напряжения увеличивается с увеличением тока нагрузки

    Таким образом, этот тип источника питания нельзя использовать там, где часто наблюдается заметное изменение тока нагрузки. Но хотя многие схемы работают с нерегулируемым питанием, потому что для этого требуется очень мало компонентов, конструкция также очень проста. Также допустимы некоторые колебания уровня питания из-за изменения тока нагрузки.Регулируемый источник питания требуется в цифровых схемах, в схемах, в которых компоненты не могут выдерживать даже 1% -ное изменение уровня питания, например, микроконтроллер, микропроцессор и т. Д.

    Итак, здесь я описываю шаги по разработке регулируемого источника питания, включая то, какие компоненты должны быть выбраны для получения требуемого регулируемого выходного напряжения с требуемым током. Процедура требует расчетов, основанных на некоторых уравнениях проектирования, некоторых допущениях и приближениях, которые мы должны принять во время проектирования.

    Обратите внимание на следующее уведомление

    E rms : действующее значение переменного напряжения (вторичное напряжение трансформатора)

    E m : максимальное значение переменного напряжения

    В dcNL : постоянное напряжение без нагрузки

    В dcFL : постоянное напряжение полной нагрузки

    R o : внутреннее сопротивление

    I L : выходной ток полной нагрузки

    В Lmin : минимальное выходное напряжение от нерегулируемого источника питания

    В rms : среднеквадратичное значение пульсаций

    ? В o : выбрать напряжение пульсации

    Следующие уравнения — соотношения используются при проектировании источника питания

    В dcNL = E м = E среднеквадратичное значение /1.41

    В dcFL = В dcNL — R o I L

    ? V o = I L / (200 C)

    ? В o = 3,5 В среднеквадратичное значение

    В Lmin = V dcFL ? V o /2

    Итак, приступим к проектированию

    AIM: Конструкция регулируемого источника питания на 5 В при 1 А

    Процедура:

    Нам нужно спроектировать 2 отдельные секции

    1) Нормативный раздел

    2) Нерегулируемый участок

    Конструкция регулируемого участка —

    Шаг 1: выберите микросхему регулятора напряжения

    Поскольку мы разрабатываем стабилизированный источник питания, нам нужен чип регулятора напряжения.Доступно очень много микросхем регуляторов напряжения. Они широко классифицируются по различным категориям на основе

    .

    1) Полярность: положительная, отрицательная или двойная

    2) Фиксированный выход или переменный выход

    3) Требуемый выходной ток от 0,1 A до 5 A

    Здесь нам требуется фиксированный и положительный источник питания с допустимой нагрузкой по току 1 А. Поэтому мы должны выбрать микросхему регулятора напряжения LM7805.

    Шаг 2: входной-выходной емкостный фильтр

    Входной конденсатор необходим для подавления или минимизации любых пульсаций или колебаний входного сигнала, подаваемого на микросхему регулятора.Его типичное значение составляет 0,33 мкФ, как указано в таблице данных. Этим можно пренебречь, если микросхема регулятора подключена очень близко к фильтрующему конденсатору выпрямителя. Требуется только при расстоянии между выходом выпрямителя и входом регулятора.

    Выходной конденсатор необходим для подавления любых всплесков или скачков фиксированного выходного напряжения, которые могут возникнуть из-за переходных изменений входного переменного тока. Его типичное значение составляет 0,1 мкФ, как указано в таблице данных.

    На этом разработка регулируемого раздела завершена.

    Конструкция нерегулируемого участка —

    Питает регулируемую секцию. Свой выпрямитель + фильтр. Самое необходимое, что вход, подаваемый этой секцией в регулируемую секцию, должен быть как минимум на 3 В выше требуемого выходного напряжения. Это известно как «запас » для микросхемы регулятора. Это дает нам

    V Lmin = V op + высота

    = 5 + 3

    = 8 В

    В этом разделе мы должны выбрать трансформатор, диод и конденсатор.

    Шаг 3: выбор конденсатора

    Предположим, что конденсатор представляет собой электролитический конденсатор емкостью 1000 мкФ. Нам нужно узнать его рабочее напряжение постоянного тока WLDC, но это зависит от V dcNL как

    WLDC = V dcNL + 20% V dcNL

    Итак, найдя V dcNL , мы можем его вычислить.

    Из этого значения конденсатора мы можем найти? В o как

    ? V o = I L / (200 C)

    Так для I L = 1 A и C = 1000 мкФ

    ? V o = 1/200 × 1000 × 10 -6

    = 5 В

    От? V o и V Lmin , V dcFL можно рассчитать как

    В dcFL = В Lmin + ? V o /2

    = 8 + 5/2

    = 10.5 В

    V dcFL связан с V dcNL как

    В dcNL = В dcFL + R o I L

    R o значение между 6? до 10 ?. Предполагая, что R o равно 8?

    В dcNL = 10,5 + 8 × 1

    = 18,5 В

    Теперь рассчитайте требуемый WLDC

    WLDC = V dcNL + 20% V dcNL

    = 18.5 + 3,7

    = 22,2 В

    Мы всегда должны стремиться к более высокой стоимости, чем эта. Итак, выберите конденсатор с WLDC на 25 В. Итак, наконец, наш конденсатор

    .

    C = 1000 мкФ при 25 В

    Шаг 4: выбор диода

    Выбор диода означает определение текущей емкости и PIV диода.

    1. Допустимый ток I C > I L , что означает, что Ic может быть 1 А или более

    2.PIV = V dcNL + 20% V dcNL = 22,2. снова переходим к более высокому значению, которое составляет 25 В

    Наконец необходимые диоды с

    D = 1 А при 25 В

    Этим критериям удовлетворяют все диоды серий 1N4004, 1N4007, 1N4009.

    Шаг 5: выбор трансформатора

    Действующее значение выходной мощности трансформатора определяется как

    .

    E rms = E м /1.41

    Но E m = V dcNL., So

    E среднеквадратичное значение = V dcNL / 1,41

    = 18,5 / 1,41

    = 13,12 В переменного тока

    Итак, мы можем выбрать

    1. 1) Центральный ответвительный трансформатор 9 — 0 — 9 или 7, 5 — 0 — 7.5 вторичное напряжение
    2. 2) Трансформатор Без центрального отвода или 0-15 или 0-18 вторичного напряжения

    Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора должен быть не менее 1,8 I L . Это означает, что номинальный ток может составлять 2 А.

    Наконец выберите трансформатор с

    T = 230/15 В переменного тока при 2 А

    Схема окончательного дизайна показана на вкладке принципиальной схемы.

    ]]>

    ]]>

    Схемы соединений



    Из рубрики: Схемотехника, Проекты в области электроники
    С тегами: регулируемый источник питания

    Линейные источники питания — Основы схем

    Линейный источник питания — это блок питания (БП), не содержащий никаких коммутационных или цифровых компонентов.Он обладает некоторыми выдающимися характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, невосприимчивость к помехам от сети, простота, надежность, простота конструкции и ремонта. Они также могут генерировать очень высокие напряжения (тысячи вольт) и очень низкие напряжения (менее 1 В). Они могут легко генерировать несколько выходных напряжений. С другой стороны, они большие по размеру, тяжелые и требуют большего теплоотвода. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, задолго до появления полупроводников.

    Линейные блоки питания

    могут быть фиксированы, например, как источник питания 5 В, который может потребоваться для логической схемы, или несколько фиксированных источников питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12 В). На настольном лабораторном блоке питания вы можете использовать переменный блок питания. В дополнение к одиночным источникам вы также можете получить двойные источники питания, скажем, для схем операционного усилителя ± 15 В, и даже источники двойного слежения, которые синхронизированы по напряжению друг с другом в источниках питания, дрейф которых не является незначительным.

    Некоторые примеры:

    • Логические и микропроцессорные схемы + 5 В
    • Светодиодное освещение + 12 В, общая электроника
    • Схемы ОУ ± 15 В
    • Блок питания для стендовых испытаний 0-30 В
    • +14.Зарядное устройство на 5 В

    В этой статье мы рассмотрим отдельные компоненты блока питания, а затем с нуля разработаем небольшой блок питания 12 В и регулируемый двойной блок питания 1–30 В.

    Разбор линейного блока питания

    • Секция ввода сети содержит соединения с сетью, обычно выключатель, предохранитель и своего рода контрольную лампу. Используйте хорошее заземление и изолируйте все части внутренней проводки с помощью оплетки для защиты от случайного контакта.
    • Трансформатор выбирается в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все другие цепи от подключения к сети.Трансформатор может иметь несколько отводов первичной обмотки для обеспечения различных входных напряжений сети и несколько отводов вторичной обмотки, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между отводом первичной и вторичной обмоток имеется экран из медной фольги, который помогает уменьшить емкостную связь с высокочастотным сетевым шумом.
    • Выпрямитель может быть таким простым, как одинарный диод (не подходит), двухполупериодный мост с центральным отводом или двухполупериодный мост. Следует указать используемые диоды (выпрямители).Они дешевые и маленькие, и в них используются более крупные, чем предполагалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно вызваны выходом из строя диода либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети. Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). Когда вы устанавливаете диоды, держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла. В высоковольтных источниках питания часто встречаются небольшие конденсаторы, подключенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстанавливаться.
    • Конденсатор является очень трудолюбивым компонентом и должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec * 1,414), а затем быстро разряжаться в нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон туалетной бумаги и алюминия, заполненный маслом, и они имеют репутацию высыхающих и, как следствие, потери емкости. Если возможно, разместите их подальше от источников тепла в вашей планировке. Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое последовательное сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями.Вы можете использовать их в цепи регулятора. При разводке старайтесь свести все заземления в одну точку. Конденсатор — хорошее место для использования. На приведенном ниже рисунке показан резистор, который является отличной технологией для удаления воздуха из этого колпачка при выключенном блоке питания. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1к будет достаточно.

    На рисунке ниже зеленая кривая — это то, как форма волны выглядела бы без конденсатора, а красная форма волны — это «пополнение» конденсатора на каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки.Результирующая форма волны — это пульсирующее напряжение.

    • Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. Будет отдельная статья о регуляторах, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на базе микросхем с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.

    Проектирование линейного источника питания

    Разработка блока питания похожа на чтение на иврите: вы начинаете с конца и продвигаетесь к началу.Ключевой спецификацией является напряжение на выходе, которое мы хотим получить, и сколько тока мы можем получить от него без падения напряжения. Для этого проекта давайте нацелимся на 12 В при 1 А и 3 В на регуляторе. У любого регулятора должна быть определенная необходимая разница между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано иное, предположите, что это минимум 3 В. Некоторые из используемых здесь регуляторов рассчитаны только на 2 В.

    Если на выходе нужно 12В, то на конденсаторе нужно 12 + 3 = 15В.Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, должна присутствовать переменная составляющая, и это пульсирующее напряжение (пульсация V , ). Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем хуже пульсации, и это тоже нужно указать. Если выбрать 10%, то есть 1,2 В, ограничение рассчитывается следующим образом:

    , где f — 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Следовательно, нам нужно:

    Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды обеспечивают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут использовать больший ток.

    В двухполупериодном мосту ток 1,8 * I нагрузка . В центрально-резьбовом 1,2 * I нагрузка . Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.

    Это возвращает нас к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны смотреть на допуски. Если мы будем следовать минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня выпадения напряжения, что в значительной степени повлияет на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207 В.

    Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:

    , где 0,92 — КПД трансформатора, а 0,707 — 1 / √2

    V reg — падение напряжения регулятора, V rect — падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2 * 0,7 для цепи центрального отвода и 4 * 0,7 для полного моста. Пульсация V была указана как 10% от 12 В или 1,2 В, поэтому

    В сек = 15,03 В

    Это означает, что готового трансформатора на 15 В должно хватить.Иногда вам не удается найти подходящий трансформатор, и вам нужно выбрать другой с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на регуляторе будет более высокое напряжение, и, как следствие, большая мощность рассеивается в его радиаторе.

    Последнее, что нужно сейчас указать, — это размер трансформатора в ВА. Легкая и распространенная ошибка думать, что ВА будет V сек * I нагрузка , т.е. 15 * 1 = 15ВА. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому, в зависимости от конфигурации, 1.2 или 1,8 * I нагрузка означает большую разницу, т.е. 1,8 * 1 * 15 = 27ВА.

    На этом мы завершаем дизайн. А как насчет предохранителя? Это целая наука, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в данном случае ВА равно 27, а напряжение сети — 230 В, а I = 2 * 27/230 = 250 мА.

    Теперь мы можем добавить к регулятору последние несколько компонентов:

    Для C1 мы разработали 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ.Назначение C2 и C3 — обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. National Linear обычно составляет C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале это должны быть танталовые типы, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить ценность.

    D3 часто пренебрегают, но он важен. Если произойдет короткое замыкание на входе регулятора, любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разрядится на заднюю часть регулятора и, возможно, погаснет его. Но D3 обходит это.

    Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый на основе популярного и простого в использовании LM317 и добавим дополнительную отрицательную версию LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания.Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с центральным отводом, а также полный мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся и к отрицательной половине блока питания. Единственное, что осталось разработать, — это R6 и R7.

    Если вы сделаете R6 = 220, то для любого напряжения между V max и V min , R7 = (176 * V out ) — 220. Итак, если вы хотите 9 В, R7 будет 176 * 9 — 220 = 1к4. Вы можете использовать двойной горшок от 5 до 10k (линейный) для одновременной регулировки обеих сторон. Трансформатор с вторичной обмоткой 25/0/25 подойдет.C8 и C9 обеспечивают помехоустойчивость и могут составлять 10 мкФ. C10 и C11 — 1 мкФ, а C4 и C7 — 1000 мкФ. Минимальное выходное напряжение составляет около 1,25 В.

    Некоторые примеры небольших линейных блоков питания своими руками


    Как собрать собственный блок питания »maxEmbedded

    Этот пост написал Вишвам, фанат электроники и отличный гитарист. Он является одним из основных членов roboVITics. Не забудьте поделиться своим мнением после прочтения!

    Блок питания — это устройство, которое подает точное напряжение на другое устройство в соответствии с его потребностями.

    Сегодня на рынке доступно множество источников питания, таких как регулируемые, нерегулируемые, регулируемые и т. Д., И решение о выборе правильного полностью зависит от того, какое устройство вы пытаетесь использовать с источником питания. Источники питания, часто называемые адаптерами питания или просто адаптерами, доступны с различным напряжением и разной токовой нагрузкой, что является не чем иным, как максимальной мощностью источника питания для подачи тока на нагрузку (нагрузка — это устройство, которое вы пытаетесь подать. мощность к).

    Можно спросить себя, «Почему я делаю это сам, если он доступен на рынке?» Что ж, ответ — даже если вы купите один, он обязательно перестанет работать через некоторое время (и поверьте мне, блоки питания перестают работать без каких-либо предварительных указаний, однажды они будут работать, завтра они просто перестанут работать. прекратить работу!). Итак, если вы построите его самостоятельно, вы всегда будете знать, как его отремонтировать, поскольку вы будете точно знать, какой компонент / часть схемы что делает. А дальше, зная, как построить один, вы сможете отремонтировать уже купленные, не тратя деньги на новый.

    1. Медные провода с допустимым током не менее 1 А для сети переменного тока
    2. Понижающий трансформатор
    3. 1N4007 Кремнеземные диоды (× 4)
    4. Конденсатор 1000 мкФ
    5. Конденсатор 10 мкФ
    6. Регулятор напряжения (78XX) (XX — требуемое выходное напряжение. Я объясню эту концепцию позже)
    7. Паяльник
    8. Припой
    9. Печатная плата общего назначения
    10. Гнездо адаптера (для подачи выходного напряжения на устройство с определенной розеткой)
    11. 2-полюсный штекер

    Дополнительно

    1. Светодиод (для индикации)
    2. Резистор (значение поясняется позже)
    3. Радиатор для регулятора напряжения (для более высоких выходов тока)
    4. Переключатель SPST

    Трансформаторы

    Трансформаторы — это устройства, которые понижают относительно более высокое входное напряжение переменного тока до более низкого выходного напряжения переменного тока.Найти входные и выходные клеммы трансформатора очень сложно. Обратитесь к следующей иллюстрации или в Интернете, чтобы понять, где что находится.

    Клеммы ввода / вывода трансформатора

    В основном трансформатор имеет две стороны, где заканчивается обмотка внутри трансформатора. Оба конца имеют по два провода (если вы не используете трансформатор с центральным отводом для двухполупериодного выпрямления). На трансформаторе одна сторона будет иметь три клеммы, а другая — две.Один с тремя выводами — это пониженный выход трансформатора, а другой с двумя выводами — это то место, где должно быть обеспечено входное напряжение.

    Регуляторы напряжения

    Стабилизаторы напряжения серии 78ХХ — это регуляторы, широко используемые во всем мире. XX обозначает напряжение, которое регулятор будет регулировать как выходное, исходя из входного напряжения. Например, 7805 будет регулировать напряжение до 5 В. Точно так же 7812 будет регулировать напряжение до 12 В.Обращаясь к этим регуляторам напряжения, следует помнить, что им требуется как минимум на 2 вольта больше, чем их выходное напряжение на входе. Например, для 7805 потребуется не менее 7 В, а для 7812 — не менее 14 В в качестве входов. Это избыточное напряжение, которое необходимо подать на регуляторы напряжения, называется Dropout Voltage .

    ПРИМЕЧАНИЕ: Входной вывод обозначен как «1», земля — ​​как «2», а выходной — как «3».

    Схема регулятора напряжения

    Диодный мост

    Мостовой выпрямитель состоит из четырех обычных диодов, с помощью которых мы можем преобразовать напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока.Это лучшая модель для преобразования переменного тока в постоянный, чем двухполупериодные и полуволновые выпрямители. Вы можете использовать любую модель, какую захотите, но я использую ее для повышения эффективности (если вы используете модель двухполупериодного выпрямителя, вам понадобится трансформатор с центральным отводом, и вы сможете использовать только половину преобразованное напряжение).

    Следует отметить, что диоды теряют около 0,7 В каждый при работе в прямом смещении. Таким образом, при выпрямлении моста мы упадем 1,4 В, потому что в один момент два диода проводят ток, и каждый из них упадет на 0.7В. В случае двухполупериодного выпрямителя будет потеряно только 0,7 В.

    Так как это падение влияет на нас? Что ж, это пригодится при выборе правильного понижающего напряжения для трансформатора. Видите ли, нашему регулятору напряжения нужно на 2 вольта больше, чем его выходное напряжение. Для пояснения предположим, что мы делаем адаптер на 12 В. Таким образом, для регулятора напряжения требуется как минимум 14 вольт на входе. Таким образом, выход диодов (который входит в стабилизатор напряжения) должен быть больше или равен 14 вольт.Теперь о входном напряжении диодов. В целом они упадут на 1,4 Вольт, поэтому входное напряжение на них должно быть больше или равно 14,0 + 1,4 = 15,4 Вольт. Поэтому я бы, вероятно, использовал для этого понижающий трансформатор с 220 на 18 вольт.

    Таким образом, понижающее напряжение трансформатора должно быть как минимум на 3,4 В выше желаемого выходного напряжения источника питания.

    Схема и изображение диода

    Цепь фильтра

    Мы фильтруем как вход, так и выход регулятора напряжения, чтобы получить максимально плавное напряжение постоянного тока от нашего адаптера, для которого мы используем конденсаторы.Конденсаторы — это простейшие фильтры тока, они пропускают переменный ток и блокируют постоянный ток, поэтому используются параллельно с выходом. Кроме того, если есть пульсация на входе или выходе, конденсатор выпрямляет его, разряжая накопленный в нем заряд.

    Схема и изображение конденсатора

    Вот принципиальная схема блока питания:

    Принципиальная схема

    Как это работает

    Сеть переменного тока подается на трансформатор, который понижает 230 В до желаемого напряжения.Мостовой выпрямитель следует за трансформатором, преобразуя переменное напряжение в выходное постоянное и через фильтрующий конденсатор подает его непосредственно на вход (контакт 1) регулятора напряжения. Общий вывод (вывод 2) регулятора напряжения заземлен. Выход (вывод 3) регулятора напряжения сначала фильтруется конденсатором, а затем снимается выходной сигнал.

    Сделайте схему на печатной плате общего назначения и используйте 2-контактный штекер (5A) для подключения входа трансформатора к сети переменного тока через изолированные медные провода.

    Если вы хотите включить устройство, купленное на рынке, вам необходимо припаять выход блока питания к разъему адаптера. Этот переходник бывает разных форм и размеров и полностью зависит от вашего устройства. Я включил изображение наиболее распространенного типа переходного разъема.

    Очень распространенный сорт переходного разъема

    Если вы хотите запитать самодельную схему или устройство, то вы, вероятно, пропустите выходные провода вашего источника питания напрямую в вашу схему.

    Важно отметить, что вам нужно будет соблюдать полярность при использовании этого источника питания, так как большинство устройств, которые вы включаете, будут работать только с прямым смещением и не будут иметь встроенного выпрямителя для исправления неправильной полярности. .

    Порты подключения переходного разъема

    Практически всем устройствам потребуется положительный контакт на наконечнике и заземление на корпусе, за исключением некоторых, например, в музыкальной индустрии, почти все устройства нуждаются в заземлении на наконечнике и заземлении на корпусе.

    Вы можете подключить последовательно светодиод с токоограничивающим резистором для индикации работы источника питания. Значение сопротивления рассчитывается следующим образом:

     R = (Vout - 3) / 0,02 Ом 

    Где, R — значение последовательного сопротивления, а Vout — выходное напряжение регулятора напряжения (а также источника питания).

    Схема и изображение резистора

    ПРИМЕЧАНИЕ: Значение резистора не обязательно должно быть точно таким, как рассчитано по этой формуле, оно может быть любым, близким к рассчитанному, желательно большим.

    Схема и изображение светодиода

    Помимо светодиода, вы также можете добавить переключатель для управления режимом включения / выключения источника питания.

    Вы также можете использовать теплоотвод, который представляет собой металлический проводник тепла, прикрепленный к регулятору напряжения с помощью болта. Используется в случае, если нам нужны сильноточные выходы от блока питания и регулятор напряжения нагревается.

    Радиатор

    Здесь я сделал блок питания на 12 В для питания моей платы микроконтроллера.Он работает отлично и стоит где-то около 100 баксов (индийских рупий).

    ПРИМЕЧАНИЕ. Для всех плат микроконтроллеров потребуется положительный полюс на наконечнике и заземление на втулке.

    Это адаптер на 12 В, который я сделал

    1. Перед тем, как паять детали на печатную плату, спланируйте компоновку вашей схемы на ней, это поможет сэкономить место и позволит меньше места для ошибок при пайке.
    2. Если вы новичок в схемах и пайке, я бы посоветовал вам сначала сделать эту настройку на макетной плате и проверить свои соединения, а после того, как эта схема заработает на макетной плате, перенесите эту схему на печатную плату и припаяйте.
    3. Будьте осторожны, , так как вы работаете напрямую с сетью переменного тока.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *