Простая схема мощного, лабораторного блока питания.
Для нашего лабораторного блока питания понадобится всего 8 деталей, самое главное трансформатор, у которого на выходе порядка 12 -15 вольт. Транзистор возьмём простой и самый распространенный КТ805 с радиатором охлаждения.
Два конденсатора первый на 220 микрофарад 40 Вольт, второй на 2200 микрофарад 25 Вольт.
Резисторы на 1ком и 270 ом. Диодный мост, который рассчитан на 3-4 ампера. И переменный резистор на 10 килоом. Вот вроде все детали, которые нам понадобится для сбора нашей поделки. Делать будем простым навесным монтажом.
Собирать будем вот по такой, простой схеме…
Теперь берём небольшой проводок и припаем его к коллектору транзистора, а другим концом к плюсу нашего диодного моста.
Дальше берем конденсатор на 2200 микрофарад 25 Вольт, к нему припаиваем параллельно резистор 1 ком, который служит для плавного регулирования выходящего тока. Далее припаиваем плюс конденсатора к эммитору транзистора, а минус к нашему диодному мосту.
Затем берём наш второй конденсатор на 220 микрофарад, его минус припаиваем к минусу диодного моста, а плюс соответственно к плюсу диодного моста.
Теперь давайте разберемся и припаяем наш подстроечный резистор. Берем его левый контакт и припаиваем к минусу диодного моста, средний контакт резистора припаиваем в базе нашего транзистора, а третий, правый контакт припаиваем к сопротивлению на 270 ом, а второй конец сопротивления припаиваем к плюсу диодного моста.
Вот и собрали мы нашу схему навесным монтажом, теперь осталось припаять только трансформатор к схеме, это сделать очень просто, берём выход вторичной обмотки и припаиваем к переменным контактом диодного моста.
теперь осталось припаять только трансформатор к схеме, это сделать очень просто, берём выход вторичной обмотки и припаиваем к переменным контактом диодного моста.
Ну и осталось припаять только провода, которые служат выходом нашей схемы. Один провод «плюс» мы при паяем к эмиттеру транзистора, а второй минусовой провод паяем к минусу диодного моста.
Вот и готова наша простая схема небольшого лабораторного блока питания, который я надеюсь поможет вам в дальнейшем, никаких настроек он не требует и работает сразу.
СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
Необходимость в лабораторном источнике питания с возможностью регулировки выходного напряжения и порога срабатывания защиты по току потребления нагрузкой возникла давно. Проработав кучу материала на просторах интернета и набив шишки на собственном опыте, остановился на нижеследующей конструкции. Диапазон регулирования напряжения 0-30 Вольт, ток отдаваемый в нагрузку определяется в основном примененным трансформатором, в моём варианте спокойно снимаю более 5-ти Ампер. Есть регулировка порога срабатывания защиты по току потребляемого нагрузкой, а также от короткого замыкания в нагрузке. Индикация выполнена на ЖК дисплее LSD16х2. Единственным недостатком данной конструкции считаю невозможность трансформации данного источника питания в двуполярный и некорректность показания потребляемого тока нагрузкой в случае объединения полюсов — вместе.
В мои цели ставилась задача питать в основном схемы однополярного питания по сему даже двух каналов, как говорится, с головой. Итак, схема узла индикации на МК с его вышеописанными функциями:
Измерения силы тока и напряжения I — до 10 А, U — до 30 В, схема имеет два канала, на фото показания напряжения до 78L05 и после, имеется возможность калибровки под имеющиеся шунты в наличии. Несколько прошивок для ATMega8 есть на форуме, проверенны мной не все. В схеме в качестве операционного усилителя использована микросхема МСР602, ее возможная замена — LM2904 или LM358, тогда подключать питание ОУ нужно к 12 вольтам. На плате заменил перемычкой диод по входу стабилизатора и дроссель по питанию, стабилизатор необходимо ставить на радиатор — греется значительно.
Для корректного отображения величин токов необходимо обратить внимание на сечение и длину проводников включенных от шунта к измерительной части. Совет такой — длина минимальная, сечение максимальное.
Для самого лабораторного источника питания, была собрана схема:
Завелась сразу же, регулировка выходного напряжения плавная, так же, как и порог защиты по току. Печать под ЛУТ пришлось подгонять, вот что получилось:
Подключение переменных резисторов:
Цоколевка некоторых полупроводников
Перечень элементов лабораторного ИП:
R1 = 2,2 KOhm 1W
R2 = 82 Ohm 1/4W
R3 = 220 Ohm 1/4W
R4 = 4,7 KOhm 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4W
R7 = 0,47 Ohm 5W
R8, R11 = 27 KOhm 1/4W
R9, R19 = 2,2 KOhm 1/4W
R10 = 270 KOhm 1/4W
R12, R18 = 56KOhm 1/4W
R14 = 1,5 KOhm 1/4W
R15, R16 = 1 KOhm 1/4W
R17 = 33 Ohm 1/4W
R22 = 3,9 KOhm 1/4W
RV1 = 100K trimmer
P1, P2 = 10KOhm
C1 = 3300 uF/50V
C2, C3 = 47uF/50V
C4 = 100nF polyester
C6 = 100pF ceramic
C7 = 10uF/50V
C8 = 330pF ceramic
C9 = 100pF ceramic
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A — RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V Zener
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 diode 1A
Q1 = BC548, NPN transistor or BC547
Q2 = 2N2219 NPN transistor
Q3 = BC557, PNP transistor or BC327
Q4 = 2N3055 NPN power transistor
U1, U2, U3 = TL081
D12 = LED
Готовые платы выглядят в моём варианте так:
С дисплеем проверял, работает отлично — как вольтметр, так и амперметр, проблема тут в другом, а именно: иногда возникает необходимость в двухполярном напряжении питания, у меня вторичные обмотки трансформатора отдельные, видно из фото стоят два моста, то есть полностью два независимых друг от друга канала.
После сборки, первое: выставляем фьюзы именно так:
Собрав один канал, убедился в его работоспособности:
Пока сегодня включен левый канал измерительной части, правая висит в воздухе, посему ток показыват почти максимум. Кулер правого канала ещё не поставил, но суть ясна из левого.
Вместо диодов пока что в левом канале (он снизу под платой правого) диодного моста который в ходе экспериментов выкинул, хоть и 10А, поставил мост на 35А на радиатор под кулер.
Провода второго канала вторички трансформатора пока висят в воздухе.
Итог: напряжение стабилизации прыгает в пределах 0.01 вольт во всем диапазоне напряжений, максимальный ток который смог снять — 9.8 А, хватит с головой, тем более, что рассчитывал получить не больше трёх ампер. Погрешность измерения — в пределах 1%.
Недостаток: данный блок питания не могу трансформировать в двухполярный из-за общего минуса измерительной части, да и поразмыслив решил, что оконечники мне не настраивать, поэтому отказался от схемы полностью независимых каналов. Ещё одним из недостатков, на мой взгляд, данной измерительной схемы считаю то, что если соединить полюса — вместе по выходу мы теряем информативность по току потребления нагрузкой из-за общего корпуса измерительной части. Происходит это в следствии запараллеливания шунтов обоих каналов. А в общем источник питания получился совсем не плохой и скоро будет статья о его модернизации.
Форум по схеме
Обсудить статью СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
Лабораторный блок питания 0-30В 3А
Вниманию читателя представлена схема полноценного лабораторного блока питания с регулировкой выходного напряжения и тока, а также с защитой от короткого замыкания на выходе. Данный лабораторный блок может полезно служить в качестве источника питания для запуска, проверки и ремонта различных устройств или для зарядки различных аккумуляторов. Лабораторный блок может обеспечить выходным током до 3А и напряжением до 30В.
Технические характеристики
Напряжение питания (AC) ….. ~12÷24В
Собственный ток потребления ….. менее 10мА
Выходной ток ….. 10мА÷3А
Схема лабораторного блока питания
Принцип работы схемы
Питание схемы двухполярное. Основное плечо (положительное) выпрямляется диодным мостом VD2, второе плечо (отрицательное), которым питаются ОУ U1 и U3, выпрямляется диодами VD1 и VD4. Также отрицательное плечо имеет стабилизацию -5.6В, которая обеспечивается стабилитроном VD5. Служит отрицательное плечо для более точной работы при низких входных напряжениях операционных усилителей (меньше 1В). Если на входе ОУ потенциал 0.2В относительно GND, то относительно отрицательной шины он будет уже 5.8В, что обеспечит меньшую погрешность и меньшие пульсации при усилении.
Источник опорного напряжения выполнен на операционном усилителе U2. За счет положительной обратной связи, организованной резистором R12, ОУ самовозбуждается. На его выходе начинает происходить рост напряжения до тех пор, пока на инвертирующем и неинвертирующем входах уровень сигналов не сравняется. Это произойдет тогда, когда на выходе U2 напряжение достигнет 11.2В. На входах в этот момент, за счет резистивных делителей, будет по 5.6В. Потенциал 11.2В будет опорным и стабильным (неизменным) при изменении входного напряжения.
Регулировка напряжения лабораторного блока осуществляется с помощью переменного резистора RV2, который включен как потенциометр.
Изменяя положение его ползунка, происходит деление опорного потенциала на неинвертирующем входе U3. На инвертирующий вход U3 через делитель R21R15 подается напряжение с выхода лабораторного блока питания. Изменяя опорное напряжение, будет происходить изменение выходного напряжения U3, которое поступает на эмиттерный повторитель. Эмиттерный повторитель состоит из транзисторов VT3 и VT4 включенных по схеме Дарлингтона, для увеличения коэффициента усиления. Транзистор Дарлингтона регулирует выходное напряжение лабораторного блока питания.
Ограничение по току лабораторного блока питания осуществляется потенциометром RV1. Потенциометр задает уровень опорного потенциала на неинвертирующем входе U1. На инвертирующий вход подается потенциал с датчика тока, в роли которого выступает шунт R20R23. Операционный усилитель U1 включен как компаратор. Когда на датчике тока а, следовательно, и на инвертирующем входе U1, напряжение станет больше чем на неинвертирующем входе, тогда на выходе U1 появиться отрицательный потенциал, который через диод VD7 поступит на 3 вывод U3, изменив его опорный потенциал.
Таким образом, ограничение тока лабораторного блока питания обеспечивается через регулировку напряжения. Также отрицательный потенциал поступит на базу VT1 через делитель R4R5 и транзистор откроется, потечет коллекторный ток через резистор R3 и светодиод VD3, который засветится, обозначив включение режима ограничения тока.
Защита от КЗ срабатывает через ограничение по току. Резистор R11, включенный в делитель напряжения R8, RV1 и R11, не позволит задать большой порог срабатывания (более 3А) компаратора U1 даже при максимальном сопротивлении потенциометра RV1. Я установил шунт R20R23 общим сопротивлением 0.75Ома, поэтому ток КЗ у меня ограничивается в пределе 2.8 Ампер. Для уменьшения тока короткого замыкания нужно увеличить сопротивление R20R23.
Подстроечным резистором RV3 выставляется ноль на выходе лабораторного блока.
Компоненты лабораторного блока питания
Все номиналы компонентов указаны на схеме. Операционные усилители можно заменить на TL081, LM741.
Элементы VT3, VT4 и VD2 необходимо установить на радиатор. Если корпус ЛБП пластиковый, то изолировать элементы от теплоотвода нет необходимости. Если корпус металлический, то изолировать обязательно, так как коллекторы, а значит и фланцы VT3 и VT4 соединены с положительной шиной питания.
Площадь поверхности теплоотвода будет зависеть от выходного тока, при котором будет эксплуатироваться лабораторный блок питания. Так при эксплуатации его на токах до 3А необходим радиатор с площадью поверхности 600см2. Также, чем больше разность между входным и выходным напряжениями, тем больше тепла будет рассеиваться на силовом транзисторе.
Выбор трансформатора
К выбору трансформатора для этого лабораторного блока нужно отнестись ответственно.
Напряжение вторичной обмотки не должно превышать 24В переменного тока. Связано это с максимальным напряжением питания операционных усилителей TL071 (TL081), которое находится в пределах ±18В (для однополярного напряжения +36В).
Выпрямленное напряжение на конденсаторе C3 (без нагрузки) будет в 1.41 раз больше переменного. Так для трансформатора с вторичной обмоткой 24В выпрямленное напряжение будет приблизительно +34В. Также по схеме видно, что минусовые выводы питания операционных усилителей U1 и U3 соединены не с общей шиной, а с отрицательным плечом -5.6В, которое организовано элементами VD1, VD4, R6, C4 и VD5. Таким образом, питание U1 и U3 осуществляется от +39.5В относительно отрицательного плеча, что уже на пределе возможностей TL071 и TL081. При нагрузке блока питания напряжение просядет, но все же…
Поэтому, выходное напряжение трансформатора для данного лабораторного блока ни в коем случае не должно превышать 24В переменного тока, входное не должно быть ниже 12В, так как опорный потенциал на выходе U2 равен удвоенному напряжению стабилитрона VD6 (5.6В), то есть 11.2 Вольта.
Выходной ток трансформатора должен соответствовать выходной нагрузке лабораторного блока. Если он будет эксплуатироваться на токах до 3А, то и ток вторичной обмотки должен быть не ниже 3А.
Печатная плата лабораторного блока питания СКАЧАТЬ
Как сделать лабораторный источник питания своими руками
Подборка рекомендаций и ссылок по сборке лабораторного источника питания (ЛБП) своими собственными руками из доступных комплектующих. Вариантов сделать для себя точный блок питания с регулировкой множество — начиная от простых и бюджетных, заканчивая серьезными устройствами с мощной стабилизацией, связью с компьютером и удаленным программированием.
Программируемые и управляемые модули для ЛБП
Простой способ собрать для себя лабораторный источник питания — это взять управляемый модуль-преобразователь со стабилизацией питания. Одни из самых мощных на Алиэкспресс — это модули RD DPS5015 и DPS5020, с выходными токами 15 и 20 Ампер соответственно. Для удаленного управления выбирайте версии «С» — communication для работы через USB/Bluetooth/Wi-Fi. Модули RD DPH5005 имеют встроенный Buck Boost конвертер для повышения напряжения (можно питать 12/24 вольта и получить на выходе, 30-40-50В.
Один из самых продвинутых программируемых преобразователей питания — это модель RD 6006 (подробный обзор). Предыдущий список модулей с интересными вариантами.
Компактные преобразователи питания
Не всегда нужны громоздкие источники и приборы, но достаточно бывает компактного преобразователя для подключения и быстрого теста самоделок. На выбор могу предложить несколько вариантов. Например, простой карманный источник питания, который работает от USB зарядки или павербанка — DP3A, с поддержкой быстрой зарядки QC3.0 и возможностью выставить нужный ток или напряжение со стабилизацией до 15W. Подробный обзор DP3A по ссылке. Чуть мощнее и в отдельном корпусе под блочный монтаж — преобразователь 32В/4А с встроенными защитами (OVP/OСР/ОРР) и стабилизацией тока и напряжения CC/CV, а также возможностью поднять выходное напряжение (Buck Boost). Еще один полезный для домашних самоделок источник — простой блок питания наподобие ноутбучного, но со встроенным показометром и регулировкой.
Заявлена стабилизация напряжения мощность до 72W (максимум 3А на выходе).
Стационарные источники питания все-в-одном
Для стационарной работы я бы рекомендовал иметь дома хотя бы один мощный источник типа KORAD. Цифры в названии подобных ЛБП обычно показывают максимальные режимы питания: 30/60 Вольт и 5/10 Ампер. То есть KORAD KA3005 — это 30В/5А, модели 6005 стабилизирует большее выходное напряжение, а типа 3010 — больший ток (до 10 А). Плюс подобных источников — встроенный сетевой преобразователь на 220В.
Модули сетевого питания для сборки ЛБП
Для питания управляемых модулей нужен сетевой преобразователь. Я бы не рекомендовал брать дешевые «народные» платы питания, а предложил бы посмотреть в сторону корпусных БП. В таких уже продумано охлаждение и монтаж, присутствует некоторая регулировка выхода. На выбор предлагаются источники с выходным напряжением на 5V, 12V, 24V, 36V, 48V, 60V и мощностью до 400 Вт. Конечно, можно использовать и компьютерные источники питания АТХ (с выходом 12В и преобразователем типа DPH5005, или с переделкой для повышения выходного напряжения), и другие от старой аппаратуры.
Таким образом, можно на базе готовых модулей и источников тока создать свой удобный и точный блок лабораторного питания. За основу можно взять как старую технику, так и полностью готовые комплектующие с Алиэкспресс и радиомагазинов. Цены варьируются от $5 за простой преобразователь с экраном и стабилизацией, и до $100 за мощное устройство. Из полезных функций — наличие Buck Boost конвертера, который помогает повышать напряжение при недостатке входного, функция заряда аккумуляторов (с наличием встроенной защиты и счетчиков емкости), функция стабилизации тока, функции удаленного управления.
cxema.org — Мощный лабораторный БП 0-30В, 0-8А
Всех приветствую. Эта статья является дополнением к видео. Рассмотрим мы мощный лабораторный блок питания, который пока не полностью завершен, но функционирует очень хорошо.
Лабораторный источник одноканальный, полностью линейный, с цифровой индикацией, защитой по току , хотя тут имеется еще и ограничение выходного тока.
Блок питания может обеспечить выходное напряжение от нуля до 20 вольт и ток от нуля до 7,5-8 Ампер, но можно и больше, хоть 15, хоть 20 А, а напряжение может быть до 30 Вольт, мой же вариант имеет ограничение в связи с трансформатором .
На счет стабильности и пульсаций — очень стабильный, на видео видно, что напряжение при токе в 7Ампер не проседает даже на 0,1В, а пульсации при токах 6-7Ампер около 3-5мВ! по классу он может тягаться с промышленными профессиональными источниками питания за пару-тройку сотен долларов.
При токе в 5-6 Ампер пульсации всего 50-60 милливольт, у бюджетных китайских блоков питания промышленного образца — такие же пульсации, но при токах всего в 1-1,5 ампера, то есть наш блок гораздо стабильней и по классу может тягаться с образцами за пару тройку сотен долларов
Не смотря на то, что бок линейный, у него высокий кпд, в нем предусмотрена система автоматического переключения обмоток, что позволит снизить потери мощности на транзисторах при малых выходных напряжениях и большом токе.
Эта система построена на базе двух реле и простой схемы управления, но позже плату убрал, поскольку реле не смотря на заявленный ток более 10 Ампер не справлялись, пришлось купить мощные реле на 30 Ампер, но плату для них пока не сделал, но и без системы переключения блок работает отлично.
Кстати, с системой переключения блок не будет нуждаться в активном охлаждении, хватит и громадного радиатора сзади.
Корпус от промышленного сетевого стабилизатора, стабилизатор куплен новый, с магазин, только ради корпуса.
Оставил только вольтметр, сетевой тумблер, предохранитель и встроенную розетку.
Под вольтметром два светодиода, один показывает то, что на плату стабилизатора поступает питание, второй, красный, показывает, что блок работает в режиме стабилизации тока.
Индикация цифровая, разработана моим хорошим другом. Это именной индикатор, о чем свидетельствует приветствие, прошивку с платой найдете в конце статьи, а ниже схема индикатора
А по сути это вольт/ампер ваттметр, под дисплеем три кнопки, которые позволят выставить ток защиты и сохранить значение, максимальный ток 10 Ампер, Защита релейная, реле опять же слабенькое, и при больших токах наблюдается довольно сильное нагревание контактов.
Снизу клеммы питания, и предохранитель по выходу, тут к стати реализована защита от дурака, если использовать БП в качестве зарядного устройства и случайно перепутать полярность подключения, диод откроется спалив предохранитель.
Теперь о схеме. Это очень популярная вариация на базе трех ОУ, также китайцы штампуют массово, в этом источнике применена именно китайская плата, но с большими изменениями.
Вот схема, которая у меня получилась, красным выделено то, что было изменено.
Начнем с диодного моста. Мост двухполупериодный, выполнен на 4-х мощных сдвоенных диодах шоттки типа SBL4030, на 40 вольт 30 ампер, диоды в корпусе TO-247.
В одном корпусе два диода, я их запараллелил, в итоге получил мост, на котором очень малое падение напряжение, следовательно и потерь, при максимальных токах ‘тот мост еле теплый, но не смотря на это диоды установлены на алюминиевый теплоотвод, в лице массивной пластины. Диоды изолированы от радиатора слюдяной прокладкой.
Была создана отдельная плата для этого узла.
Далее силовая часть. Родная схема всего на 3 Ампера, переделанная спокойно может отдать 8 Ампер с таким раскладом. Ключей уже два Это мощные составные транзисторы 2SD2083 с током коллектор 25 Ампер. уместно замена на КТ827, они покруче.
Ключи, по сути запараллеляны, в эмиттерной цепи стоят выравнивающие резисторы на 0,05 Ом 10 ватт, а точнее для каждого транзистора использовано 2 резистора по 5 ватт 0,1Ом параллельно.
Оба ключа установлены на массивный радиатор, их подложки изолированы от радиатора, этого можно не сделать, поскольку коллекторы общие, но радиатор прикручен к корпусу, а любое короткое замыкание может иметь плачевные последствия.
Далее заменил токовый шунт в лице низкоомного резистора, в родной схеме он на 0,47Ом, заменил на 4 резистора, сопротивление каждого 0,33ом плюс минус, мощность 5 ватт, все резисторы стоят параллельно.
Сглаживающие конденсаторы после выпрямителя имеют суммарную емкость около 13.
000 мкФ, подключены параллельно.
Токовый шунт и указанные конденсаторы расположены на одной печатной плате.
Поверх (на схеме) переменного резистора, отвечающего за регулировку напряжения, был добавлен постоянный резистор. Дело в том, что при подачи питания (скажем 20Вольт) от трансформатора, мы получаем некоторое падение на диодном выпрямителе, но затем конденсаторы заряжаются до амплитудного значения ( около 28 Вольт), то есть на выходе блока питания максимальное напряжение будет больше, чем напряжение отдаваемое трансформатором. Поэтому при подключении нагрузки на выход блока будет большая просадка, это неприятно. Задача ранее указанного резистора ограничить напряжение до 20 Вольт, то есть если даже крутить переменник на максимум, более 20Вольт выставить на выходе невозможно.
Трансформатор — переделанный ТС-180, обеспечивает переменное напряжение около 22-х вольт и ток не менее 8 А, имеются отводы на 9 и 15 вольт для схемы переключения. К сожалению, под рукой не было нормального обмоточного провода, поэтому новые обмотки были намотаны монтажным, многожильмым медным проводом 2,5кв.
мм. Такой провод имеет толстую изоляцию, поэтому мотать обмотку на напряжение более 20-22В было невозможно (это с учетом того, что оставил родные обмотки накала на 6,8В, а новую подключил параллельно с ними).
Дисплей и плату с кнопками прикрепил к лицевой панели хитрым способом, вместо того, чтобы сверлить отверстия под винты, решил эти же винты запаять к корпусу с обратной стороны, в итоге все получилось отлично за исключением того, что от перегрева местами пострадала кожаная пленка, которой обклеена лицевая панель.
Чтобы и вовсе убрать всякие шумы с от трансформатора, последний прикручен через резиновые прокладки, это обеспечивает снижение вибраций и одновременно шума.
На этом думаю все, следите за новостями, поскольку статья будет дополняться по мере завершения проекта
Скачать архив можно тут
Архив с прошивками тут
от простейшего до мощного с легкой регулировкой
Все мастера, занимающиеся ремонтом электронной аппаратуры, знают о важности наличия лабораторного блока питания, с помощью которого можно получать различные значения напряжения и тока для использования при зарядке устройств, питании, тестировании схем и т.
д. В продаже имеется много разновидностей таких аппаратов, но опытным радиолюбителям вполне по силам изготовить лабораторный блок питания своими руками. Использовать для этого можно бывшие в употреблении детали и корпуса, дополнив их новыми элементами.
Самостоятельная сборка БП
Простое устройство
Самый простой блок питания состоит всего из нескольких элементов. Начинающим радиолюбителям будет несложно разработать и собрать эти легкие схемы. Главный принцип – создать выпрямительную схему для получения постоянного тока. При этом уровень напряжения на выходе меняться не будет, он зависит от коэффициента трансформации.
Часть схемы простейшего БП без трансформатора
Основные компоненты для схемы простого блока питания:
- Понижающий трансформатор;
- Выпрямительные диоды. Можно включить их по схеме моста и получить полноволновое выпрямление либо использовать полуволновое устройство с одним диодом;
- Конденсатор для сглаживания пульсаций.
Выбирается электролитический тип емкостью 470-1000 мкФ; - Проводники для монтажа схемы. Их поперечное сечение определяется величиной нагрузочного тока.
Для конструирования 12-вольтового БП нужен трансформатор, который понижал бы напряжение с 220 до 16 В, так как после выпрямителя напряжение немного уменьшается. Такие трансформаторы можно найти в бывших в употреблении компьютерных блоках питания или приобрести новые. Можно встретить рекомендации о самостоятельной перемотке трансформаторов, но на первых порах лучше обойтись без этого.
Диоды подойдут кремниевые. Для устройств небольших по мощности есть в продаже уже готовые мосты. Важно их правильно подсоединить.
Это основная часть схемы, пока еще не совсем готовая к использованию. Надо поставить дополнительно после диодного моста стабилитрон для получения лучшего выходного сигнала.
Схема БП со стабилитроном
Получившееся устройство является обычным блоком питания без дополнительных функций и способно поддерживать небольшие нагрузочные токи, до 1 А.
При этом возрастание тока может повредить компоненты схемы.
Чтобы получить мощный блок питания, достаточно в этой же конструкции установить один или более усилительных каскадов на транзисторных элементах TIP2955.
Важно! Для обеспечения температурного режима схемы на мощных транзисторах необходимо предусмотреть охлаждение: радиаторное или вентиляционное.
Регулируемый блок питания
Блоки питания с регулировкой по напряжению помогут решать более сложные задачи. Имеющиеся в продаже устройства различаются по параметрам регулирования, показателям мощности и др. и подбираются с учетом планируемого использования.
Простой регулируемый блок питания собирается по примерной схеме, представленной на рисунке.
Схема регулируемого БП
Первая часть схемы с трансформатором, диодным мостом и сглаживающим конденсатором похожа на схему обычного БП без регулирования. В качестве трансформатора также можно использовать аппарат из старого блока питания, главное, чтобы он соответствовал выбранным параметрам по напряжению.
Этот показатель для вторичной обмотки ограничивает регулирующий предел.
Как работает схема:
- Выпрямленное напряжение выходит к стабилитрону, который определяет максимальную величину U (можно взять на 15 В). Ограниченные параметры этих деталей по току требуют установки в схему транзисторного усилительного каскада;
- Резистор R2 является переменным. Меняя его сопротивление, можно получить разные величины выходного напряжения;
- Если регулировать также ток, то второй резистор устанавливается после транзисторного каскада. В данной схеме его нет.
Если требуется другой диапазон регулирования, надо установить трансформатор с соответствующими характеристиками, что потребует также включения другого стабилитрона и т. д. Для транзистора необходимо радиаторное охлаждение.
Измерительные приборы для простейшего регулируемого блока питания подойдут любые: аналоговые и цифровые.
Соорудив регулируемый блок питания своими руками, можно применять его для устройств, рассчитанных на различные значения рабочего и зарядного напряжения.
Двухполярный блок питания
Устройство двуполярного блока питания более сложное. Заниматься его конструированием могут опытные электронщики. В отличие от однополярных, такие БП на выходе обеспечивают напряжение со знаком «плюс» и «минус», что необходимо при питании усилителей.
Схема двухполярного блока питания
Хотя изображенная на рисунке схема является простой, ее исполнение потребует определенных навыков и знаний:
- Потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной на две половины;
- Одними из главных элементов служат интегральные транзисторные стабилизаторы: КР142ЕН12А – для прямого напряжения; КР142ЕН18А – для обратного;
- Для выпрямления напряжения используется диодный мост, можно его собрать на отдельных элементах или применить готовую сборку;
- Резисторы с переменным сопротивлением участвуют в регулировании напряжения;
- Для транзисторных элементов обязательно монтировать радиаторы охлаждения.
Двухполярный лабораторный блок питания потребует установки также контролирующих приборов.
Сборка корпуса производится в зависимости от габаритов устройства.
Защита блока питания
Самый простой метод защиты БП – установка предохранителей с плавкими вставками. Есть предохранители с самостоятельным восстановлением, не требующие замены после перегорания (их ресурс ограничен). Но они не обеспечивают полноценной гарантии. Зачастую происходит повреждение транзистора до перегорания предохранителя. Радиолюбители разработали различные схемы с применением тиристоров и симисторов. Варианты можно найти в сети.
Советы по оформлению корпуса
Для изготовления кожуха устройства каждый мастер использует доступные ему способы. При достаточном везении можно найти готовое вместилище для прибора, но все равно придется менять конструкцию фронтальной стенки, чтобы поместить туда контролирующие приборы и регулирующие ручки.
Самодельный БП
Некоторые идеи для изготовления:
- Измерить габариты всех компонентов и вырезать стенки из алюминиевых листов.
На фронтальной поверхности нанести разметку и проделать необходимые отверстия; - Скрепить конструкцию уголком;
- Нижнее основание БП с мощными трансформаторами должно быть усилено;
- Для внешней обработки прогрунтовать поверхность, покрасить и закрепить лаком;
- Схемные компоненты надежно изолируются от внешних стенок во избежание появления напряжения на корпусе при пробое. Для этого возможно проклеить стенки изнутри изолирующим материалом: толстым картоном, пластиком и т. д.
Многие устройства, особенно большой мощности, требуют установки охлаждающего вентилятора. Его можно сделать с функционированием в постоянном режиме либо изготовить схему автоматического включения и выключения по достижении заданных параметров.
Схема реализуется установкой термодатчика и микросхемы, обеспечивающей управление. Чтобы охлаждение было эффективным, необходим свободный доступ воздуха. Значит, задняя панель, около которой монтируют кулер и радиаторы, должна иметь отверстия.
Важно! Во время сборки и ремонта электротехнических устройств надо помнить об опасности поражения электрическим током. Конденсаторы, находившиеся под напряжением, разряжать обязательно.
Собрать качественный и надежный лабораторный блок питания своими руками возможно, если использовать исправные компоненты, четко просчитывать их параметры, пользоваться проверенными схемами и необходимыми приборами.
Видео
Оцените статью:Цепи питания — Скачать PDF бесплатно
= V пик 2 = 0,707 В пик
ОСНОВНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — НАЗНАЧЕНИЕ РЕКТИФИКАЦИИ И ФИЛЬТРА Предположим, вы хотите создать простой электронный блок питания постоянного тока, который работал бы от входа переменного тока (например,g.
, то, что вы можете подключить к стандартному
Свойства электрических сигналов
Компонент напряжения постоянного тока (Среднее напряжение) Свойства электрических сигналов v (t) = В постоянного тока + v переменного тока (t) В постоянного тока — значение напряжения, отображаемое на вольтметре постоянного тока Треугольная форма сигнала Компонент постоянного тока Полупериодный выпрямитель
Дополнительная информацияДом D.C Источник питания
Снижение напряжения источника постоянного тока. Электрическая изоляция преобразует биполярный сигнал в униполярный, полуволновой или двухполупериодный. Сглаживает колебания напряжения. Сохраняется некоторая пульсация. Уменьшает пульсации. Дополнительная информация
См.
Horenstein 4.3 и 4.4.
EE 462: Лаборатория № 4 «Схемы источников питания постоянного тока с использованием диодов». Автор: Drs. СРЕДНИЙ. Радун и К. Донохью (14 февраля 2007 г.), факультет электротехники и вычислительной техники, Университет Кентукки, Лексингтон, штат Кентукки, 40506 Обновлено:
Дополнительная информацияЛаборатория 3 Выпрямительные схемы
ECET 242 Электронные схемы Лаборатория 3 Выпрямительные схемы Страница 1 из 5 Название: Задача: Студенты, успешно завершившие это лабораторное упражнение, будут выполнять следующие задачи: 1.Узнайте, как построить
Дополнительная информацияLEP 4.4.07. Схемы выпрямителя
Связанные темы Однополупериодный выпрямитель, двухполупериодный выпрямитель, выпрямитель Гретца, диод, стабилитрон, лавинный эффект, зарядный конденсатор, пульсации, среднеквадратичное значение.
значение, внутреннее сопротивление, коэффициент сглаживания, пульсация
Лекция — 4 схемы диодного выпрямителя
Базовая электроника (Полупроводниковые диоды модуля 1) Dr.Читралекха Маханта Кафедра электроники и техники связи Индийский технологический институт, лекция Гувахати — 4 схемы диодного выпрямителя
Дополнительная информацияГлава 22 Дополнительная электроника
Глава 22 Далее Стиральная машина с электроникой имеет задержку открытия дверцы после цикла стирки. Часть этой схемы показана ниже. По окончании цикла переключатель S замыкается. На данном этапе конденсатор
Дополнительная информацияАналоговая электроника I.Лаборатория
Аналоговая электроника I Лабораторное упражнение 1 Цепи источника питания постоянного тока Цель упражнения Целью этого лабораторного упражнения является ознакомление с выпрямительными цепями и методами стабилизации напряжения
Дополнительная информацияВопросы практики GenTech
GenTech Практические вопросы Тест базовой электроники: этот тест оценит ваши знания и способность применять принципы базовой электроники.
Этот тест состоит из 90 вопросов из следующих
Индукторы в цепях переменного тока
Катушки индуктивности в цепях переменного тока Название Раздел Резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы влияют на изменение величины тока в цепи переменного тока и времени, в которое ток достигает своего максимального значения
Дополнительная информацияСетевые реакторы и приводы переменного тока
Сетевые реакторы и приводы переменного тока Rockwell Automation Mequon Wisconsin Довольно часто линейные и нагрузочные реакторы устанавливаются на приводы переменного тока без четкого понимания того, почему и каковы положительные и отрицательные последствия
Дополнительная информацияосновы электроники
основы электроники схемы, устройства и приложения THOMAS L.
FLOYD DAVID M. BUCHLA Урок 1: Диоды и их применение Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом (CT)
Последовательные и параллельные схемы
Последовательные и параллельные цепи Компоненты в цепи могут быть соединены последовательно или параллельно. При последовательном расположении компонентов они расположены на одной линии друг с другом, т. Е. Соединены встык. Параллель
Дополнительная информацияЭксперимент № (4) Демодулятор AM
Исламский университет Газы Инженерный факультет Электротехнический факультет Эксперимент № (4) AM Демодулятор Коммуникационная техника I (лаб.) Подготовил: Eng. Омар А. Кармаут Eng. Мохаммед К. Абу Фол Эксперимент
Дополнительная информацияЛаборатория 1 Характеристики диодов
Лабораторная работа 1.
Характеристики диода Назначение Целью данной лабораторной работы является изучение характеристик диода. Некоторые из характеристик, которые будут исследованы, — это ВАХ и свойства выпрямления.
Учебник 12 Решения
Решения PHYS000 Tutorial 2 Tutorial 2 Solutions.Два резистора номиналом 00 Ом и 200 Ом последовательно подключены к источнику питания 6,0 В постоянного тока. (а) Нарисуйте принципиальную схему. 6 В 00 Ом 200 Ом (б) Общее число
Дополнительная информацияИсточники питания переменного тока с прямым автономным питанием
Источники питания переменного тока с прямым отключением питания r Введение Многие источники питания постоянного тока, используемые в электронных системах, в том числе в этой технической школе, выпрямляют 120 вольт, подаваемое в электрическую розетку. Начальный
Дополнительная информацияЭлектронное руководство по WorkBench
Учебное пособие по Electronic WorkBench Введение Electronic WorkBench (EWB) — это пакет моделирования электронных схем.
Это позволяет проектировать и анализировать схемы без использования макетов, реальных компонентов
Электроника
Схема оценки учителя Тест на электронные технологии Код: 5907 / Версия: 01 Copyright 2011 NOCTI. Все права защищены. Общая информация об оценке Содержание плана Общая информация об оценке
Дополнительная информацияФигура 1.Модель диодной схемы
Полупроводниковые приборы. Нелинейные приборы. Диоды. Введение. Диод представляет собой двухконтактный нелинейный прибор, вольт-амперная характеристика которого, помимо нелинейного поведения, также зависит от полярности.
Дополнительная информацияЛабораторная работа № 9: Анализ установившегося состояния переменного тока.
Теория и введение Лаборатория № 9: Цели анализа устойчивого состояния переменного тока для лабораторной работы № 9 Основная цель лабораторной работы 9 — познакомить студентов с анализом устойчивого состояния переменного тока, шкалой дБ и частотным анализатором NI ELVIS.
Регулируемый источник питания постоянного тока
442 17 Принципы электронного регулируемого источника питания постоянного тока 17.1 Обычный источник питания постоянного тока 17.2 Важные термины 17.3 Регулируемый источник питания 17.4 Типы регуляторов напряжения 17.5 Стабилитрон
Дополнительная информацияВведение в блоки питания
Введение в источники питания ВВЕДЕНИЕ Практически каждое электронное оборудование, например компьютеры и их периферийные устройства, калькуляторы, телевизоры и Hi-Fi оборудование и инструменты питаются от источника постоянного тока
Дополнительная информацияБазовые схемы операционных усилителей
Базовые схемы операционных усилителей Мануэль Толедо INEL 5205 Instrumentation 3 августа 2008 г.
Введение Операционный усилитель (для краткости ОУ или ОУ), возможно, является наиболее важным строительным блоком для конструкции
Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения
Синтетический выпрямитель с нулевым падением напряжения Вратислав Михал Технологический университет Брно, кафедра теоретической и экспериментальной электротехники Kolejní 4/2904, 612 00 Брно Чешская Республика [email protected],
Дополнительная информацияОсновы микроэлектроники
Основы микроэлектроники. Ч2 Почему именно микроэлектроника? Ch3 Основы физики полупроводников Ch4 Диодные схемы Ch5 Физика биполярных транзисторов CH5 Биполярные усилители CH6 Физика МОП-транзисторов
Дополнительная информацияЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ
ТОРГОВЛЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ СИСТЕМАМИ МЕЖДУ ОДНОФАЗНЫМ И ТРЕХФАЗНЫМ ПИТАНИЕМ БЕЛАЯ ДОКУМЕНТ: TW0057 1 Краткое содержание Современные электронные системы довольно часто получают питание от трехфазного источника питания.
Хотя
www.jameco.com 1-800-831-4242
Распространяется по: www.jameco.com 1-800-831-4242. Содержание и авторские права на прилагаемый материал являются собственностью его владельца. LF411 Операционный усилитель на входе JFET с малым смещением и малым дрейфом Общее описание
Дополнительная информацияВходное напряжение 28 В — 40 Вт
Характеристики Обеспечивает питание преобразователей постоянного тока 28 В при отключении питания Входное напряжение от 12 до 40 В Рабочая температура от -55 до +125 C Снижает удерживающую емкость на 80% Функция запрета Функция синхронизации
Дополнительная информацияПереходная характеристика RC-цепей
Переходная характеристика RC-цепей 1.ЗАДАЧИ … 2 2. СПРАВОЧНИК … 2 3. ЦЕПИ …
2 4. КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ … 3 КОЛИЧЕСТВО … 3 ОПИСАНИЕ … 3 КОММЕНТАРИИ … 3 5. ОБСУЖДЕНИЕ … 3 5.1 СОПРОТИВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ … 3
Рабочий лист EET272, неделя 9
Рабочий лист EET272 Неделя 9 ответьте на вопросы 1–5 в рамках подготовки к обсуждению викторины в понедельник. Завершите остальные вопросы для обсуждения в классе в среду. Вопрос 1 Вопросы AC становятся
Дополнительная информацияГлава 20. Квазирезонансные преобразователи.
Глава 0 Квазирезонансные преобразователи Введение 0.1 Квазирезонансная переключающая ячейка с переключением при нулевом токе 0.1.1 Формы сигналов полуволновой квазирезонансной переключающей ячейки ZCS 0.1. Среднее значение оконечной формы волны
Дополнительная информация
Лабораторная работа # 4 Теорема Тевенина.
В этом эксперименте вы познакомитесь с одной из самых важных теорем в анализе цепей — теоремой Тевенина. Теорема Тевенина может использоваться в двух целях: 1. Для вычисления текущего
Дополнительная информация5B5B Базовая схема RC-генератора
5B5B Базовая схема RC-генератора RC-генератор, также называемый генератором с фазовым сдвигом, вырабатывает выходной синусоидальный сигнал с использованием регенеративной обратной связи от комбинации резистор-конденсатор.
Дополнительная информацияЭлектроника
Готовность к работе План тестирования электронных технологий Код: 4035 / Версия: 01 Авторские права 2010. Все права защищены. Общая информация об оценке Содержание плана Общая информация об оценке
Дополнительная информацияСамая выгодная электрическая лаборатория — Отличные предложения на коммутационную лабораторию от глобальных продавцов схемотехнической лаборатории
Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для контурной лаборатории.
К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны.
Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта ведущая лаборатория схемотехники вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что у вас есть круговая лаборатория на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не знаете, что такое электрическая лаборатория, и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции.
и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше.
Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы сможете приобрести circuit lab по самой выгодной цене.
Мы всегда в курсе последних технологий, новейших тенденций и самых обсуждаемых лейблов.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
Лучшая лаборатория цепей — Выгодные предложения на лабораторию цепей от глобальных продавцов лабораторий цепей
Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для коммутационной лаборатории.
К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress.У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как эта высококлассная лаборатория схем вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что у вас есть круговая лаборатория на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не знаете, что такое электрическая лаборатория, и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести circuit lab по самой выгодной цене.
Мы всегда в курсе последних технологий, новейших тенденций и самых обсуждаемых лейблов.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
Источники питания высокого напряжения для электростатических приложений
Клифф Скапеллати
РЕФЕРАТ
Источники питания высокого напряжения — ключевой компонент электростатических устройств.Разнообразные промышленные и научные применения источников питания высокого напряжения представлены ученым, инженерам, разработчикам и пользователям электростатики. Например, промышленные процессы требуют тщательного мониторинга рабочих условий, чтобы максимально увеличить выпуск продукции, улучшить качество и снизить затраты. Новые достижения в технологии источников питания обеспечивают более высокий уровень мониторинга и управления процессами. На научные эксперименты также могут влиять эффекты источника питания. Обсуждаются такие влияющие эффекты, как точность вывода, стабильность, пульсации и регулирование.
I. ВВЕДЕНИЕ
Использование высокого напряжения в научных и промышленных приложениях является обычным явлением. В частности, электростатика может быть использована для различных эффектов. В широком смысле электростатика — это исследование эффектов, производимых электрическими зарядами или полями. Применение электростатики можно использовать для создания движения материала без физического контакта, для разделения материалов до элементарного уровня, для объединения материалов для образования однородной смеси и для других практических и научных применений.По определению, способность электростатических эффектов выполнять работу требует разницы в электрических потенциалах между двумя или более материалами. В большинстве случаев энергия, необходимая для создания разности потенциалов, поступает от источника высокого напряжения. Этот источник высокого напряжения может быть источником питания высокого напряжения. Сегодняшние высоковольтные источники питания представляют собой твердотельные высокочастотные конструкции, обеспечивающие производительность и контроль, недостижимые всего несколько лет назад. Достигнуты значительные улучшения в надежности, стабильности, управляемости, уменьшении габаритов, стоимости и безопасности.Узнав об этих улучшениях, пользователь высоковольтных источников питания для электростатических приложений может получить выгоду. Кроме того, следует понимать особые требования к источникам питания высокого напряжения, поскольку они могут повлиять на оборудование, эксперименты, процесс или продукт, в котором они используются.
II. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
Упрощенная принципиальная схема источника питания высокого напряжения показана на рис. 1.
Источник входного напряжения может иметь широкий диапазон характеристик напряжения.Источники переменного тока с частотой от 50 Гц до 400 Гц и напряжением менее 24–480 В переменного тока являются обычными. Также можно найти источники постоянного тока в диапазоне от 5 до 300 В постоянного тока. Для пользователя очень важно понимать требования к входному напряжению, поскольку это повлияет на использование и конструкцию системы в целом. Регулирующие агентства, такие как Underwriters Laboratory, Canadian Standards Association, IEC и другие, активно участвуют в любых цепях, подключенных к электросети. В дополнение к питанию основных цепей инвертора источника питания, источник входного напряжения также используется для питания вспомогательных цепей управления и других дополнительных требований к питанию.Каскад входного фильтра обеспечивает кондиционирование источника входного напряжения. Это кондиционирование обычно осуществляется в форме выпрямления и фильтрации в источниках переменного тока и дополнительной фильтрации в источниках постоянного тока. Также можно найти защиту от перегрузки, EMI, EMC и цепи контроля. Выходом входного фильтра обычно является источник постоянного напряжения.
Это постоянное напряжение обеспечивает источник энергии для инвертора. Каскад инвертора преобразует источник постоянного тока в высокочастотный сигнал переменного тока. Для источников питания существует множество различных топологий инверторов.Источники питания высокого напряжения имеют уникальные факторы, которые могут диктовать лучший подход к инвертору. Инвертор генерирует высокочастотный сигнал переменного тока, который усиливается высоковольтным трансформатором. Причина высокочастотной генерации заключается в обеспечении высокопроизводительной работы с уменьшенным размером магнитов и накопительными конденсаторами для уменьшения пульсаций. Проблема возникает, когда трансформатор с высоким коэффициентом увеличения соединяется с высокочастотным инвертором. Высокий коэффициент увеличения отражает паразитную емкость в первичной обмотке высоковольтного трансформатора.Это отражается как функция (Nsec: Npri) ². Этот большой паразитный конденсатор, который появляется в первичной обмотке трансформатора, должен быть изолирован от переключающих устройств инвертора. В противном случае в инверторе будут присутствовать аномально высокие импульсные токи.
Еще одним параметром, общим для высоковольтных источников питания, является широкий диапазон операций нагрузки. Из-за наличия высокого напряжения пробой изоляции — обычное дело. Надежность инвертора и характеристики контура управления должны учитывать практически любую комбинацию разомкнутой цепи, короткого замыкания и условий рабочей нагрузки.Эти проблемы, а также надежность и стоимость должны быть решены в топологии инвертора источника питания высокого напряжения.
Высокочастотный выход инвертора подается на первичную обмотку повышающего трансформатора высокого напряжения. Правильная конструкция трансформатора высокого напряжения требует обширных теоретических и практических разработок. Понимание конструкции магнитов должно применяться наряду с контролем материалов и процессов. Большая часть специальных знаний включает управление большим количеством вторичных витков и высоким вторичным напряжением.Из-за этих факторов геометрия сердечника, методы изоляции и методы намотки сильно отличаются от конструкций обычных трансформаторов. Некоторые области, вызывающие беспокойство, включают: номинальные значения вольт / витков вторичного провода, характеристики изоляции между слоями, коэффициент рассеяния изоляционного материала, геометрия обмотки, поскольку это связано с паразитной вторичной емкостью и потоком рассеяния, пропитка изоляционным лаком слоев обмотки, уровень коронного разряда. и практически все другие обычные проблемы, такие как запас тепла и общая стоимость.
Цепи умножителя высокого напряжения отвечают за выпрямление и умножение вторичного напряжения высоковольтного трансформатора. В этих схемах используются высоковольтные диоды и конденсаторы в соединении удвоителя напряжения «подкачки заряда». Как и в случае с трансформатором высокого напряжения, конструкция умножителя высокого напряжения требует специальных знаний. В дополнение к выпрямлению и умножению, цепи высокого напряжения используются для фильтрации выходного напряжения и для контроля напряжения и тока для обратной связи управления.Выходное сопротивление может быть специально добавлено для защиты от разрядных токов накопительных конденсаторов источника питания.
Эти высоковольтные компоненты обычно изолированы от уровня земли для предотвращения дуги. Изоляционные материалы широко варьируются, но типичными материалами являются: воздух, SF6, изоляционное масло, твердые герметики (RTV, эпоксидная смола и т. Д.). Выбор изоляционного материала и контроль процесса могут быть наиболее важным аспектом надежной конструкции высокого напряжения.
Цепи управления обеспечивают совместную работу всех силовых каскадов.Сложность схемы может варьироваться от одного аналогового I.C. к большому количеству ИС и даже микропроцессору, контролирующему и контролирующему все аспекты высокого напряжения. Однако основное требование, которому должна соответствовать каждая схема управления, — это точно регулировать выходное напряжение и ток в зависимости от требований нагрузки, входной мощности и команд. Лучше всего это достигается с помощью контура управления с обратной связью. На рис. 2 показано, как можно использовать сигналы обратной связи для регулирования выходной мощности источника питания. Обычное регулирование напряжения и тока может быть достигнуто путем контроля выходного напряжения и тока соответственно.Это сравнивается с желаемым (опорным) выходным сигналом. Разница (ошибка) между обратной связью и опорным сигналом вызовет изменение в устройстве управления инвертором. Это приведет к изменению мощности, подаваемой на выходные цепи.
Помимо регулирования напряжения и тока, можно точно регулировать другие параметры. Управление выходной мощности легко осуществляется с помощью (X) (Y) = Z функции, (V I = W), и сравнивая ее до требуемой выходной мощности ссылки. Действительно, любую переменную, найденную в рамках закона Ома, можно регулировать (сопротивление, напряжение, ток и мощность).Кроме того, можно регулировать параметры конечного процесса, если на них влияет источник высокого напряжения (например, покрытия, скорость потока и т. Д.).
III. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Регулируемый источник высокого напряжения и / или постоянного тока имеет решающее значение для большинства приложений, связанных с электростатикой. Вариации выходного напряжения или тока могут иметь прямое влияние на конечные результаты и, следовательно, должны рассматриваться как источник ошибок.В высоких источниках питания напряжения, источники опорного напряжения, которые используются для программирования желаемого результата могут быть устранены в качестве источника значительных ошибок пути использования высокостабильного опорного напряжения I.C.s. Типичные характеристики лучше 5 ppm / ° C являются стандартными. Точно так же аналоговые ИУ (операционные усилители, A / D D / A и т. Д.) Можно исключить как значительный источник ошибок путем тщательного выбора устройств.
Остается один компонент, уникальный для высоковольтных источников питания, который будет основным источником ошибок стабильности: высоковольтный делитель обратной связи.Как видно на рис. 1, высоковольтный делитель обратной связи состоит из резистивного делителя цепи. Эта сеть будет делить выходное напряжение до уровня, достаточно низкого, чтобы его могли обработать схемы управления. Проблема стабильности в этой сети возникает из-за большого сопротивления резисторов обратной связи. Обычны значения> 100 Мегаом. Это необходимо для уменьшения рассеиваемой мощности в цепи и уменьшения влияния изменения температуры из-за самонагрева. Большое сопротивление и высокое напряжение требуют уникальной технологии, характерной для высоковольтных резисторов.Уникальный резистор высокого напряжения должен быть «спарен» с резистором низкого номинала, чтобы обеспечить отслеживание соотношения при изменении температуры, напряжения, влажности и времени.
Кроме того, высокое значение сопротивления в цепи обратной связи означает восприимчивость к очень слабым токовым помехам. Можно видеть, что токи всего лишь 1 X 10-9 ампер приведут к ошибкам> 100 ppm. Следовательно, влияние тока коронного разряда необходимо серьезно учитывать при проектировании резистора и цепи обратной связи резистора.Кроме того, поскольку большая часть технологии резисторов основана на керамическом сердечнике или подложке, также необходимо учитывать пьезоэлектрические эффекты. Можно продемонстрировать, что вибрация высоковольтного источника питания во время работы будет накладывать сигнал, связанный с частотой вибрации, на выходе источника питания.
IV. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ, СВЯЗАННЫЕ С ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Во многих приложениях высокого напряжения могут потребоваться дополнительные функции управления для прибора.Разработчик источника питания должен быть знаком с приложением электростатики так же, как и конечный пользователь. Понимая приложение, разработчик источника питания может включить важные функции, которые улучшат конечный процесс.
Типичная функция, которая может быть реализована в высоковольтном источнике питания, — это элемент управления «ARC Sense». На рис. 3 показана принципиальная схема цепи считывания дуги. Обычно устройство измерения тока, такое как трансформатор тока или резистор, вставляется на «сторону низкого напряжения» выходных цепей высокого напряжения.Обычно токи дуги равны: I = (E / R), где I = ток дуги в амперах.
E = Напряжение на высоковольтном конденсаторе.
R = Выходной ограничительный резистор в Ом.
Ток дуги обычно намного превышает номинальный постоянный ток источника питания. Это связано с минимальным ограничивающим сопротивлением и, следовательно, с минимальным рассеянием мощности. Как только событие дуги обнаружено, можно реализовать ряд функций. «Гашение дуги» — это термин, который определяет характеристику прекращения дуги при снятии приложенного напряжения.На рис. 4 показана блок-схема функции гашения дуги.
Если отключение не требуется при первом событии дуги, можно добавить цифровой счетчик, как показано на рис. 5. Отключение или гашение произойдет после того, как будет обнаружено заданное количество дуговых разрядов. Необходимо использовать время сброса, чтобы события дуги низкой частоты не накапливались в счетчике. Пример: В спецификации может быть определено отключение дуги, если в течение одного минутного интервала обнаруживаются восемь дуговых разрядов.
Полезным применением схемы считывания дуги является максимальное увеличение приложенного напряжения, чуть ниже уровня дуги.Этого можно достичь, определив, что возникла дуга, и понизив напряжение на небольшую долю до тех пор, пока искрение не прекратится. Напряжение может автоматически увеличиваться с медленной скоростью. (Рис. 6).
Другая особенность высоковольтного источника питания — это высокоточная схема контроля тока. Для обычных приложений эта функция монитора может иметь точность только до миллиампер или микроампер. Однако в некоторых электростатических приложениях может потребоваться точность до фемтоампер.Эта точность может быть обеспечена схемами контроля высокого напряжения. Однако пользователь источника питания обычно должен указать это требование перед заказом.
V. ПОЛУЧЕНИЕ ПОСТОЯННЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
Во многих электростатических приложениях желателен постоянный ток, создаваемый эффектами короны. Это можно сделать несколькими уникальными способами. Источник постоянного тока можно в широком смысле определить как имеющий импеданс источника, намного превышающий импеданс нагрузки, которую он обеспечивает.Схематично это можно представить как на рис. 7:
.
Фактически, поскольку R2 изменяет импеданс, это незначительно влияет на ток через R1. Следовательно, R1 и R2 имеют постоянный ток. В случае применения с одним источником питания это можно сделать двумя способами. Во-первых, в качестве устройства регулирования тока необходимо использовать внешний резистор. Второй — электронное регулирование тока с помощью управления с обратной связью по току, как показано на рис. 2.
В приложениях, где требуется несколько источников тока, использование нескольких источников питания может оказаться непрактичным.В этом случае можно использовать несколько резисторов для создания массива источников тока. Это обычно используется там, где большие площади необходимо обработать с помощью электростатики. На рис. 8 показана эта схема.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В этом документе представлена информация, полезная для электростатических приложений, использующих источники питания высокого напряжения. Блок питания высокого напряжения имеет проблемы, которые отличают его от обычных блоков питания. Разработчик источников питания высокого напряжения может быть ключевым ресурсом для пользователей электростатики.Существенные функции управления могут быть предоставлены источником питания высокого напряжения. Кроме того, важного внимания требуют аспекты безопасности при использовании высокого напряжения. Источники высокого напряжения могут быть смертельными. Начинающий пользователь высокого напряжения должен быть осведомлен о возможных опасностях. Общее руководство по технике безопасности можно найти в стандарте IEEE 510-1983 «Рекомендуемые методы безопасности при высоких напряжениях и испытаниях большой мощности [4]».
ССЫЛКИ : [1] К. Скапеллати, «Высоковольтные источники питания для аналитических приборов», Питтсбургская конференция, март 1995 г.[2] Д. Чемберс и К. Скапеллати, «Как определить современные источники питания высокого напряжения», Electronic Products Magazine, март 1994 г. [3] D. Чемберс и К. Скапеллати, «Новые высокочастотные высоковольтные источники питания для микроволнового нагрева», Труды 29-го симпозиума по микроволновой мощности, июль 1994 г. [4] Стандарт IEEE 510-1983, Рекомендуемые практики IEEE по безопасности при работе с высоким напряжением и Тестирование высокой мощности.
Щелкните здесь, чтобы загрузить статью в формате PDF.
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Что такое цепь переменного тока? — Различные условия и форма волны
Цепь, возбуждаемая переменным источником, называется цепью переменного тока . Переменный ток (AC) используется в бытовых и промышленных целях. В цепи переменного тока значение величины и направления тока и напряжений не является постоянным, оно изменяется через равные промежутки времени.
Он распространяется как синусоидальная волна, завершая один цикл как половина положительного и полуотрицательного цикла и является функцией времени (t) или угла (θ = wt).
В цепи постоянного тока противодействие протеканию тока является единственным сопротивлением цепи, тогда как противодействие протеканию тока в цепи переменного тока происходит из-за сопротивления (R), индуктивного реактивного сопротивления (X L = 2πfL) и емкостное реактивное сопротивление (X C = 1/2 πfC) цепи.
В цепи переменного тока ток и напряжения представлены величиной и направлением . Переменная величина может быть или не совпадать по фазе друг с другом в зависимости от различных параметров схемы, таких как сопротивление, индуктивность и емкость. Синусоидальные переменные величины — это напряжение и ток, которые изменяются согласно синусу угла θ.
Для выработки электроэнергии во всем мире выбираются синусоидальные напряжение и ток по следующим причинам, приведенным ниже.
- Синусоидальные напряжение и ток приводят к низким потерям в железе и меди в трансформаторе и вращающихся электрических машинах, что, в свою очередь, повышает эффективность машин переменного тока.
- Они создают меньше помех для ближайшей системы связи.
- Они вызывают меньше помех в электрической цепи.
Переменное напряжение и ток в цепи переменного тока
Напряжение, которое меняет свою полярность и величину через равные промежутки времени, называется переменным напряжением .Точно так же направление тока изменяется, и величина тока изменяется со временем, это называется переменным током .
Когда источник переменного напряжения подключен к сопротивлению нагрузки, как показано на рисунке ниже, ток через него течет в одном направлении, а затем в противоположном направлении, когда полярность меняется на противоположную.
Схема цепи переменного токаФорма сигнала переменного напряжения в зависимости от времени и тока, протекающего через сопротивление (R) в цепи, показана ниже.
Существуют различные типы цепей переменного тока, такие как цепь переменного тока, содержащая только сопротивление (R), цепь переменного тока, содержащая только емкость (C), цепь переменного тока, содержащую только индуктивность (L), комбинацию цепи RL, цепь переменного тока, содержащую сопротивление и емкость ( RC), цепь переменного тока, содержащая индуктивность и емкость (LC) и сопротивление, индуктивность и емкость (RLC), цепь переменного тока.
Различные термины, которые часто используются в цепи переменного тока, следующие:
Максимальное положительное или отрицательное значение, достигаемое переменной величиной за один полный цикл, называется амплитудой, или пиковым значением, или максимальным значением.Максимальные значения напряжения и тока представлены E m или V m и I m соответственно.