Схемы импульсных блоков питания 12в: Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками

Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками
Доброго времени суток дорогие друзья, в этой статье хочу поделиться с вами своим опытом по созданию импульсных источников питания. Речь пойдет о том как собрать своими руками импульсный источник питания на микросхеме IR2153.
Микросхема IR2153 представляет собой высоковольтный драйвер затвора, на ней строят много различных схем, блоки питания, зарядные устройства и т. д. Напряжение питания варьируется от 10 до 20 вольт, рабочий ток 5 мА и рабочую температуру до 125 градусов Цельсия.
Начинающие радиолюбители побаиваются собрать свой первый импульсный блок питания, очень часто прибегают к трансформаторным блокам. Я в свое время тоже опасался, но все таки собрался и решил попробовать, тем более что деталей было достаточно для его сборки. Теперь поговорим не много о схеме. Это стандартный полумостовой источник питания с IR2153 на борту.
Мощный импульсный блок питания на 12 вольт своими руками

Содержание

Детали


Диодный мост на входе 1n4007 или готовая диодная сборка рассчитанная на ток не менее 1 А и обратным напряжением 1000 В.
Резистор R1 не менее двух ватт можно и 5 Ватт 24 кОм, резистор R2 R3 R4 мощностью 0,25 Ватт.
Конденсатор электролитический по высокой стороне 400 вольт 47 мкф.
Выходной 35 вольт 470 – 1000 мкФ. Конденсаторы фильтра пленочные рассчитанные на напряжение не менее 250 В 0,1 - 0,33 мкФ. Конденсатор С5 – 1 нФ. Керамический, конденсатор С6 керамический 220 нФ, С7 пленочный 220 нФ 400 В. Транзистор VT1 VT2 N IRF840, трансформатор от старого блока питания компьютера, диодный мост на выходе полноценный из четырех ультрабыстрых диодах HER308 либо другие аналогичные.
В архиве можно скачать схему и плату:

Мощный импульсный блок питания на 12 вольт своими руками
Печатная плата изготовлена на куске фольгированного одностороннего стеклотекстолита методом ЛУТ. Для удобства подключения питания и подключения выходного напряжения на плате стоят винтовые клемники.
Мощный импульсный блок питания на 12 вольт своими руками

Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками

Схема импульсного блока питания на 12 В


Преимущество этой схемы в том, что эта схема очень популярная в своем роде и ее повторяют многие радиолюбители в качестве своего первого импульсного источника питания и КПД а разы больше не говоря уже и размерах. Схема питается от сетевого напряжения 220 вольт по входу стоит фильтр который состоит из дросселя и двух пленочных конденсаторов рассчитанных на напряжение не менее 250 – 300 Вольт емкостью от 0,1 до 0,33 мкФ их можно взять из компьютерного блока питания.
Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками
В моем случае фильтра нет, но поставить желательно. Далее напряжение поступает на диодный мост рассчитанный на обратное напряжение не менее 400 Вольт и током не менее 1 Ампера. Можно и поставить готовую диодную сборку. Дальше по схеме стоит сглаживающий конденсатор с рабочим напряжением 400 В, поскольку амплитудное значение сетевого напряжение составляет в районе 300 В. Емкость данного конденсатора подбирается следующим образом, 1 мкФ на 1 Ватт мощности, так как я не собираюсь выкачивать из этого блока большие токи, то в моем случае стоит конденсатор на 47 мкФ, хотя из такой схемы можно и выкачивать сотни ватт. Питание микросхемы берется с переменки, здесь организован источник питания резистор R1 который обеспечивает гашение тока, желательно ставить помощнее не менее двух ватт так как осуществляется его нагрев, затем напряжение выпрямляется всего одним диодом и поступает на сглаживающий конденсатор а затем на микросхему. 1 вывод микросхемы плюс питания и 4 вывод это минус питания.
Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками
Можно и собрать отдельный источник питания для нее и подать согласно полярности 15 В. В нашем случае микросхема работает на частоте 47 – 48 кГц для такой частоты организована RC цепочка состоящая из резистора R2 15 ком и пленочного или керамического конденсатора на 1 нФ. При таком раскладе деталей микросхема будет работать правильно и вырабатывать прямоугольные импульсы на своих выходах которые поступают на затворы мощных полевых ключей через резисторы R3 R4 номиналы их могут отклоняться в пределах от 10 до 40 Ом. Транзисторы необходимо ставить N канальные, в моем случае стоят IRF840 с рабочим напряжением сток исток 500 В и максимальным током стока при температуре 25 градусов 8 А и максимальной рассеиваемой мощностью 125 Ватт. Далее по схеме стоит импульсный трансформатор, после него идет полноценный выпрямитель из четырех диодов марки HER308, обычные диоды тут не подойдут так как они не смогут работать на высоких частотах, поэтому ставим ультрабыстрые диоды и после моста напряжение уже поступает на выходной конденсатор 35 Вольт 1000 мкФ, можно и 470 мкФ особо больших емкостей в импульсных блоках питания не требуется.
Мощный импульсный блок питания на 12 вольт своими руками
Вернемся к трансформатору, его можно найти на платах компьютерных блоков питания, определить тут его не сложно на фото видно самый большой вот он то нам и нужен. Чтобы перемотать такой трансформатор необходимо прослабить клей, которым склеены половинки феррита, для этого берем паяльник или паяльный фен и потихоньку прогреваем трансформатор, можно опустить в кипяток на несколько минут и аккуратно разъединяем половинки сердечника. Сматываем все базовые обмотки, наматывать будем свои. Из расчета того что мне на выходе нужно получить напряжение в районе 12-14 Вольт, первичная обмотка трансформатора содержит 47 витков проводом 0,6 мм в две жилы, делаем изоляцию между намоткой обычным скотчем, вторичная обмотка содержит 4 витка того же провода в 7 жил. ВАЖНО производить намотку в одну сторону, каждый слой изолировать скотчем, отмечая начало и конец обмоток иначе ни чего работать не будет, а если и будет тогда блок не сможет отдать всю мощность.

Проверка блока


Ну а теперь давайте протестируем наш блок питания так как мой вариант полностью исправен то я сразу подключаю в сеть без страховочной лампы.
Проверим выходное напряжение как видим оно в районе 12 – 13 В не много гуляет от перепадов напряжения в сети.
Мощный импульсный блок питания на 12 вольт своими руками
В качестве нагрузки автомобильная лампа на 12 В мощностью 50 Ватт ток соответственно протекает 4 А. Если такой блок дополнить регулировкой тока и напряжения, поставить входной электролит большей емкости, то можно смело собирать зарядное устройство для авто и лабораторный блок питания.
Мощный импульсный блок питания на 12 вольт своими руками
Перед запуском блока питания необходимо проверить весь монтаж и включаем в сеть через страховочную лампу накаливания 100 Ватт, если Лампа горит в полный накал значит ищите ошибки при монтаже сопли не смытый флюс либо не исправен какой то компонент и т д. При правильной сборке лампа должна слегка вспыхнуть и погаснуть, это нам говорит, что Конденсатор по входу зарядился и ошибок в монтаже нет. Поэтому перед установкой компонентов на плату их необходимо проверять даже если они новые. Еще один не мало важный момент после запуска напряжение на микросхеме между 1 и 4 выводом должно быть не менее 15 В. Если это не так подбирать нужно номинал резистора R2.
Мощный импульсный блок питания на 12 вольт своими руками

Смотрите видео


МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В

   Сейчас мало кто при построении мощных, на ток более 3-х ампер, блоков питания, ставит обычные железные трансформаторы на 50 Гц. Во-первых они слишком габаритные и тяжёлые, а во-вторых их просто нелегко (дорого) достать. Сами посудите, во сколько обоййдётся 5-10 амперный трансформатор. Поэтому когда потребовался импульсный блок питания, то собрал его на базе стандартного преобразователя TL494. Транзисторы выходные 2s2625.

Схема импульсного блока питания 12В 5А

Схема импульсного блока питания 12В 5А

   За основу схемы взял с ИБП на драйвере SG6105D (или похожую IW1688). Фото готовой платы прилагаю. Многие опасаются связываться с подобными устройствами, но напрасно - если все правильно собрано, то запуск без проблем.

МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА - плата печатная

ИБП для зарядного автомобильного аккумулятора - драйвер

   Предназначается данный ИБП для зарядного автомобильного аккумулятора, покупать готовое не стал - интереснее сделать своими руками.

изготовление импульсного блока питания 12 вольт 5 ампер, для зарядного

ИБП для зарядного устройства 12

   После успешного запуска, гонял под нагрузкой 5 А. грелось не существенно - выходной диод и дроссель. Напряжение держалось стабильно 12 В. Силовые транзисторы еле теплые.

МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 12В 5А

   Так что повторяйте - схема рабочая, только не забывайте про технику безопасности с высоким напряжением, оно тут свыше 300 В. Если есть вопросы по блоку - на конференцию. Сборку и испытания проводил

sterc.

   Форум по ИБП

   Обсудить статью МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В


Как работают импульсные блоки питания: 7 правил

Домашний мастер часто сталкивается с поломками сложной бытовой техники из-за отказов ее электрической схемы. Не всегда удается сразу выполнить такой ремонт. Часто требуются знания про импульсные блоки питания, принципы работы их составных частей.

Такие работники популярны, всегда востребованы, заслуживают уважения. Однако не все так сложно в этом вопросе, как кажется на первый взгляд.

Я выделил 7 правил, по которым работает любой ИБП, постарался объяснить их простыми словами для новичков. А что получилось — оценивайте сами.

Содержание статьи

Блоки питания — это электротехнические устройства, которые изменяют характеристики промышленной электроэнергии до уровня параметров, необходимых для работы конечных механизмов.

Они подразделяются на трансформаторные и импульсные изделия.

Схема трансформаторного блока питанияСтруктурная схема блока питания

Силовой трансформатор понижает входное напряжение и одновременно обеспечивает гальваническую развязку между электрической энергией первичной и вторичной цепи.

Силовой трансформатор

Трансформаторные модули тратят значительную часть мощности на электромагнитные преобразования и нагрев, имеют повышенные габариты, вес.

Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

Правило №1 всех ИБП: чем выше рабочая частота, тем лучше. Преобразование электроэнергии выполняется не на промышленных 50 герц, а на более высоких сигналах в пределах 1÷100кГц.

За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

Структурная схема импульсного блока питания

Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

Импульсный блок питания

Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

Накопительная емкость сглаживает пульсации.

Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора
в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной
выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

Разберем все эти части подробнее.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило №2: у качественных ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр в/ч сигналов.

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

  1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
  2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

  • апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
  • работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
  • последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели фильтров

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы для ВЧ фильтров

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Как работает фильтр

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

Самодельный блок питания

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение.

Фильтр ВЧ помех

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Фильтр ВЧ

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

Универсальный фильтр

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сложный фильтр

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Схема фильтра

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией.

Ферритовый фильтр

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Ферритовый фильтр на кабеле

Сетевой выпрямитель напряжения: самая популярная конструкция

Правило №3: после выхода с фильтра напряжение подается на схему выпрямителя, состоящего в базовой версии из диодного моста и электролитического конденсатора.

В ходе электрического преобразования форма синусоиды, состоящая из полуволн противоположных знаков, вначале меняется на сигнал положительного направления после диодной сборки, а затем эти пульсации сглаживаются до практически постоянной амплитудной величины 311 вольт.

Схема выпрямителя

Такой сетевой выпрямитель напряжения заложен в работу всех блоков питания.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Правило №4: выпрямленный сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции на силовом ключе под управлением ШИМ контроллера.

Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

Схема управления силовым ключом

На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

ШИМ импульсы

Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.

Импульсный трансформатор: принцип работы одного импульса в 2 такта

Правило №5: импульсный трансформатор для блока питания передает каждый ШИМ импульс за счет двух преобразований электромагнитной энергии.

Во время преобразования электрической энергии в магнитную и обратно в электрическую с пониженным напряжением обеспечивается гальваническое разделение первичных входных цепей с вторичной выходной схемой.

Каждый ШИМ импульс тока, поступающий при кратковременном открытии силового транзистора, протекает по замкнутой цепи первичной обмотки трансформатора.

Его энергия расходуется:

  1. вначале на намагничивание сердечника магнитопровода;
  2. затем на его размагничивание с протеканием тока по вторичной обмотке и дополнительной подзарядкой конденсатора.
Как работает импульсный трансформатор

По этому принципу каждый ШИМ импульс из первичной сети подзаряжает накопительный конденсатор.

Генераторы ИБП могут работать по простой однотактной или более сложной двухтактной технологии построения.

Однотактная схема импульсного блока питания: состав и принцип работы

На стороне 220 расположены: предохранитель, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, биполярный транзистор, цепочки колебательного контура и коллекторного тока, а также обмотки импульсного трансформатора.

Схема электронного генератора

Однотактная схема импульсного блока питания создается для передачи мощности 10÷50 ватт, не более. По ней изготавливают зарядные устройства мобильных телефонов, планшетов и других цифровых гаджетов.

В выходной цепочке трансформатора используется выпрямительный диод Д7. Он может быть включен в прямом направлении, как показано на картинке, или обратно, что важно учитывать.

При прямом включении импульсный трансформатор накапливает индуктивную энергию и передает ее в выходную цепь к подключенной нагрузке с задержкой по времени.

Если диод включен обратно, то трансформация энергии из первичной схемы во вторичную цепь происходит во время закрытого состояния транзистора.

Однотактная схема ИБП отмечается простотой конструкции, но большими амплитудами напряжения, приложенными к виткам первичной обмотки импульсного трансформатора.

Их защита осуществляется дополнительными цепочками из
резисторов R2÷R4 и конденсаторов С2, С3.

Двухтактная схема импульсного блока питания: 3 варианта исполнения

Более высокий КПД и пониженные потери мощности являются неоспоримыми преимуществами этих ИБП по сравнению с однотактными моделями.

Простейший вариант исполнения двухполупериодной методики показан на картинке.

Двухполупериодная схема

Если в нее дополнительно подключить два диода и один сглаживающий конденсатор, то на этом же трансформаторе получается двухполярная схема.

Двухполярная схема питания

Она распространена в усилителях мощности, работает по обратноходовому принципу. В ней через каждую емкость протекают меньшие токи, обеспечивающие повышенный ресурс конденсаторов при эксплуатации.

Продлить ресурс работы электролитических конденсаторов в ИБП можно заменой одного большой мощности несколькими составными. Ток будет распределяться по всем, что вызовет меньший нагрев. А отвод тепла с каждого отдельного происходит лучше.

Прямоходовая схема блока питания имеет в своей конструкции дроссель, который выполняет функцию накопления энергии. Для этого два диода направляют поступающие импульсы ШИМ на его вход в одной полярности.

Прямоходовая схема блока питания

Дроссель этих устройств изготавливается большими габаритами и устанавливается отдельно внутри платы ИБП. Он дополняет работу накопительного конденсатора.

Это наглядно видно по верхней форме сигнала, показанного осциллограммой выпрямления одного и того же блока без дросселя и с ним.

Как работает дроссель

Прямоходовая схема используется в мощных блоках питания, например, внутри компьютера.

В ней выпрямлением тока занимаются диоды Шоттки. Их применяют за счет:

  • уменьшенного падения напряжения на прямом включении;
  • и повышенного быстродействия во время обработки высокочастотных импульсов.

3 схемы силовых каскадов двухтактных ИБП

По порядку сложности их исполнения генераторы выполняют по:

  • полумостовому;
  • мостовому;
  • или пушпульному принципу построения выходного каскада.

Полумостовая схема импульсного блока питания: обзор

Конденсаторы С1, С2 собраны последовательно емкостным делителем. На него и переходы коллектор-эмиттер транзисторов Т1, Т2 подается напряжение постоянного питания.

Полумостовая схема

К средней точке емкостного делителя и транзисторов подключена первичная обмотка трансформатора Тр2. С ее вторичной обмотки снимается выходное напряжение генератора, которое пропорционально входному сигналу ТР1, трансформируемому на базы Т1 и Т2.

Полумостовая схема ИБП работает для нагрузок от нескольких ватт до киловатт. Ее недостатком является возможность повреждения элементов при перегрузках, что требует использования сложных защит.

Мостовая схема импульсного блока питания: краткое пояснение

Вместо емкостного делителя предыдущей технологии здесь работают транзисторы T3 и T4. Они попарно открываются совместно с Т1 и Т2: (пара Т1-Т4), (пара Т2-Т3).

Мостовая схема

Напряжение переходов эмиттер-коллектор у закрытых транзисторов не выше величины питающего напряжения, а на обмотке w1 ТР3 оно возрастает до значения U пит. За счет этого увеличивается величина КПД.

Мостовая схема сложна в наладке из-за трудностей с настройкой цепей управления транзисторов Т1÷Т4.

Пушпульная схема: важные особенности

Первичная обмотка выходного ТР2 имеет средний вывод, на который подается плюсовой потенциал источника питания, а его минус — на среднюю точку вторичной обмотки Т1.

Пушпульная схема

Во время прохождения одного полупериода колебания работает один из транзисторов Т1 или Т2 и соответствующая ему часть полуобмотки трансформатора.

Здесь создается самый высокий КПД, малые пульсации и низкие помехи. Амплитудное значение импульсного напряжения на любой половине обмотки w1 ТР2 достигает величины U пит.

К напряжению перехода коллектор-эмиттер каждого транзистора добавляется ЭДС самоиндукции, и оно возрастает до 2U пит. Поэтому Т1 и Т2 надо подбирать на 600÷700 вольт.

Пушпульная схема ключевого каскада пользуется большей популярностью. Она применяется в наиболее мощных преобразователях.

Выходной выпрямитель: самое популярное устройство

Правило №6: сигнал, поступающий с выхода ИБП, выпрямляется и сглаживается.

Простейшая схема выпрямителя, состоящая из диода и накапливающего конденсатора, показана картинкой ниже.

Простая схема выпрямителя

Она может дорабатываться подключением дополнительных конденсаторов, дросселей, элементов фильтров.

Схема стабилизации напряжения: как работает

Правило №7: оптимальные условия для работы нагрузки при изменяющихся условиях эксплуатации обеспечивает принцип стабилизации вторичного напряжения.

Самая примитивная схема стабилизации выходного напряжения создается на дополнительной обмотке импульсного трансформатора.

Простая схема стабилизации напряжения

С нее снимается напряжение и подается для корректировки величины сигнала первичной обмотки.

Лучшая стабилизация создается за счет контроля выходного сигнала с вторичной обмотки и отделения его гальванической связи через оптопару.

Схема импульсного блока питания

В ней используется светодиод, через который проходит ток, пропорциональный значению выходного напряжения. Его свечение воспринимается фототранзистором, который посылает соответствующий электрический сигнал на схему управления генератора ключевого каскада.

Как работает оптопара

Повысить качество стабилизации выходного напряжения позволяет последовательное дополнение к оптопаре стабилитрона, как показано на примере микросхемы TL431 на картинке ниже.

Схема стабилизации

Для закрепления материала в памяти рекомендую посмотреть видеоролик владельца Паяльник TV, который хорошо объясняет информацию про импульсные блоки питания: принципы работы на примере конкретной модели.

Надеюсь, что моя статья поможет вам выполнить ремонт ИБП своими руками за 7 шагов, которые я изложил в другой статье.

Задавайте возникшие вопросы в разделе комментариев, высказывайте свое мнение. Его будет полезно знать другим людям.

Мощный импульсный блок питания на 12 В своими руками – Sam-Sdelay.RU – Сделай сам!

Доброго времени суток дорогие друзья, в этой статье хочу поделиться с вами своим опытом по созданию импульсных источников питания. Речь пойдет о том как собрать своими руками импульсный источник питания на микросхеме IR2153.
Микросхема IR2153 представляет собой высоковольтный драйвер затвора, на ней строят много различных схем, блоки питания, зарядные устройства и т. д. Напряжение питания варьируется от 10 до 20 вольт, рабочий ток 5 мА и рабочую температуру до 125 градусов Цельсия.
Начинающие радиолюбители побаиваются собрать свой первый импульсный блок питания, очень часто прибегают к трансформаторным блокам. Я в свое время тоже опасался, но все таки собрался и решил попробовать, тем более что деталей было достаточно для его сборки. Теперь поговорим не много о схеме. Это стандартный полумостовой источник питания с IR2153 на борту.

Детали
Диодный мост на входе 1n4007 или готовая диодная сборка рассчитанная на ток не менее 1 А и обратным напряжением 1000 В.
Резистор R1 не менее двух ватт можно и 5 Ватт 24 кОм, резистор R2 R3 R4 мощностью 0,25 Ватт.
Конденсатор электролитический по высокой стороне 400 вольт 47 мкф.
Выходной 35 вольт 470 – 1000 мкФ. Конденсаторы фильтра пленочные рассчитанные на напряжение не менее 250 В 0,1 – 0,33 мкФ. Конденсатор С5 – 1 нФ. Керамический, конденсатор С6 керамический 220 нФ, С7 пленочный 220 нФ 400 В. Транзистор VT1 VT2 N IRF840, трансформатор от старого блока питания компьютера, диодный мост на выходе полноценный из четырех ультрабыстрых диодах HER308 либо другие аналогичные.
В архиве можно скачать схему и плату:

arhiv-winrar.zip
[100,06 Kb] (cкачиваний: 481)


Печатная плата изготовлена на куске фольгированного одностороннего стеклотекстолита методом ЛУТ. Для удобства подключения питания и подключения выходного напряжения на плате стоят винтовые клемники.


Схема импульсного блока питания на 12 В
Преимущество этой схемы в том, что эта схема очень популярная в своем роде и ее повторяют многие радиолюбители в качестве своего первого импульсного источника питания и КПД а разы больше не говоря уже и размерах. Схема питается от сетевого напряжения 220 вольт по входу стоит фильтр который состоит из дросселя и двух пленочных конденсаторов рассчитанных на напряжение не менее 250 – 300 Вольт емкостью от 0,1 до 0,33 мкФ их можно взять из компьютерного блока питания.

В моем случае фильтра нет, но поставить желательно. Далее напряжение поступает на диодный мост рассчитанный на обратное напряжение не менее 400 Вольт и током не менее 1 Ампера. Можно и поставить готовую диодную сборку. Дальше по схеме стоит сглаживающий конденсатор с рабочим напряжением 400 В, поскольку амплитудное значение сетевого напряжение составляет в районе 300 В. Емкость данного конденсатора подбирается следующим образом, 1 мкФ на 1 Ватт мощности, так как я не собираюсь выкачивать из этого блока большие токи, то в моем случае стоит конденсатор на 47 мкФ, хотя из такой схемы можно и выкачивать сотни ватт. Питание микросхемы берется с переменки, здесь организован источник питания резистор R1 который обеспечивает гашение тока, желательно ставить помощнее не менее двух ватт так как осуществляется его нагрев, затем напряжение выпрямляется всего одним диодом и поступает на сглаживающий конденсатор а затем на микросхему. 1 вывод микросхемы плюс питания и 4 вывод это минус питания.

Можно и собрать отдельный источник питания для нее и подать согласно полярности 15 В. В нашем случае микросхема работает на частоте 47 – 48 кГц для такой частоты организована RC цепочка состоящая из резистора R2 15 ком и пленочного или керамического конденсатора на 1 нФ. При таком раскладе деталей микросхема будет работать правильно и вырабатывать прямоугольные импульсы на своих выходах которые поступают на затворы мощных полевых ключей через резисторы R3 R4 номиналы их могут отклоняться в пределах от 10 до 40 Ом. Транзисторы необходимо ставить N канальные, в моем случае стоят IRF840 с рабочим напряжением сток исток 500 В и максимальным током стока при температуре 25 градусов 8 А и максимальной рассеиваемой мощностью 125 Ватт. Далее по схеме стоит импульсный трансформатор, после него идет полноценный выпрямитель из четырех диодов марки HER308, обычные диоды тут не подойдут так как они не смогут работать на высоких частотах, поэтому ставим ультрабыстрые диоды и после моста напряжение уже поступает на выходной конденсатор 35 Вольт 1000 мкФ, можно и 470 мкФ особо больших емкостей в импульсных блоках питания не требуется.

Вернемся к трансформатору, его можно найти на платах компьютерных блоков питания, определить тут его не сложно на фото видно самый большой вот он то нам и нужен. Чтобы перемотать такой трансформатор необходимо прослабить клей, которым склеены половинки феррита, для этого берем паяльник или паяльный фен и потихоньку прогреваем трансформатор, можно опустить в кипяток на несколько минут и аккуратно разъединяем половинки сердечника. Сматываем все базовые обмотки, наматывать будем свои. Из расчета того что мне на выходе нужно получить напряжение в районе 12-14 Вольт, первичная обмотка трансформатора содержит 47 витков проводом 0,6 мм в две жилы, делаем изоляцию между намоткой обычным скотчем, вторичная обмотка содержит 4 витка того же провода в 7 жил. ВАЖНО производить намотку в одну сторону, каждый слой изолировать скотчем, отмечая начало и конец обмоток иначе ни чего работать не будет, а если и будет тогда блок не сможет отдать всю мощность.
Проверка блока
Ну а теперь давайте протестируем наш блок питания так как мой вариант полностью исправен то я сразу подключаю в сеть без страховочной лампы.
Проверим выходное напряжение как видим оно в районе 12 – 13 В не много гуляет от перепадов напряжения в сети.

В качестве нагрузки автомобильная лампа на 12 В мощностью 50 Ватт ток соответственно протекает 4 А. Если такой блок дополнить регулировкой тока и напряжения, поставить входной электролит большей емкости, то можно смело собирать зарядное устройство для авто и лабораторный блок питания.

Перед запуском блока питания необходимо проверить весь монтаж и включаем в сеть через страховочную лампу накаливания 100 Ватт, если Лампа горит в полный накал значит ищите ошибки при монтаже сопли не смытый флюс либо не исправен какой то компонент и т д. При правильной сборке лампа должна слегка вспыхнуть и погаснуть, это нам говорит, что Конденсатор по входу зарядился и ошибок в монтаже нет. Поэтому перед установкой компонентов на плату их необходимо проверять даже если они новые. Еще один не мало важный момент после запуска напряжение на микросхеме между 1 и 4 выводом должно быть не менее 15 В. Если это не так подбирать нужно номинал резистора R2.

Смотрите видео

Источник

cxema.org - Мощный импульсный блок питания 12В 40А

Такое устройство недавно заказали из местного магазина. Устройство предназначено для запитки стенда сразу с 30- ю автомобильными магнитолами. Ясное дело, если прикинуть, то одна магнитола будет потреблять порядка 1 Ампер тока, это просто если она включена, но если запустить на полную громкость, то потребление одной магнитолы будет в районе 7-8 Ампер. 30 магнитол по 1 А это уже 30 Ампер, а при напряжении 12 Вольт мощность блока питания должна быть не менее 350-400 ватт. Поскольку финансы были ограничены, то собрать такое дело с сетевым трансформатором на 400 ватт крайне не выгодно, вот и решил замутить импульсную схему. Одна из самых простых вариантов построена на высоковольтном полумостовом драйвере IR2153, не смотря на простоту сборки, такой блок питания может обеспечить заданную мощность. 

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, ir2153, схема

Затраты на компоненты не превосходят 10$, при этом блок получился минимальных размеров.

На входе питания построен сетевой фильтр, предохранитель. Термистор сохраняет полевики от бросков напряжения во время подачи питания. Диодный мост построен на 4-х выпрямителях 1N5408, это 3-х Амперный диод с обратным напряжением 1000 Вольт. Конденсаторы 200В 470мкФ - сняты от компьютерного блока питания. Заменой емкости можно поднять или снизить мощность блока питания в целом. Не смотря на то, что нагружал блок питания почти до максимума, но ключи были полностью холодными за 3 минуты работы. Сами ключи через изоляции укреплены на общий теплоотвод небольших размеров. Отдув осуществляется кулером, который питает отдельный бп на 3 ватта, такой блок был снят из светодиодного светильника. Такое решение обусловлено тем, что в случае запитки кулера от общей шины 12 Вольт, может образоваться фон, а это в свою очередь приводит к искажениям, если к блоку подключена автомагнитола. 
Трансформатор пришлось мотать с нуля.

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформатор

Сердечник был взят из компьютерного блока питания. Все промышленные обмотки нужно убрать и мотать свою. Сетевая обмотка состоит из 40 витков провода 0,8мм. Вторичная обмотка намотана шиной из 7жил провода 0,8 мм, обмотка состоит из 2х3 витков. На выходе стоит сдвоенный диод шоттки 2х30А, теплоотводом для него служит корпус блока питания, а сам корпус был взят из компового БП.

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, ir2153Мощный импульсный блок питания 12В 40А, предохранитель

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, терморезисторМощный импульсный блок питания 12В 40А, гасящий резистор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, ir2153Мощный импульсный блок питания 12В 40А, транзисторы

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, диоды выпрямителя

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, плата трансформатораМощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на платы

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, плата преобразователя

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, вид со снятой крышкойМощный импульсный блок питания 12В 40А, без крышки

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, внутренностиМощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на вентилятор

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на трансформаторМощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на плату преобразователя

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, плата питания вентилятораМощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на блок питания без крышки

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на внутренностиМощный импульсный блок питания 12В 40А, вид на плату преобразователя в корпусе

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, вид сверхуМощный импульсный блок питания 12В 40А, вид спереди

Мощный импульсный блок питания 12В 40А, вид сзадиМощный импульсный блок питания 12В 40А, выходные провода

Ограничительный резистор для запитки микросхемы нужен мощный (2 ватт) в процессе работы он может немножко перегреваться, номинал может отклониться в ту или иную сторону на 10%. 

В итоге получился очень мощный блок питания, который уже неделю питает стенд с автомагнитолами, работает 12 часов в сутки без перерывов. 

С уважением - АКА КАСЬЯН

Импульсный блок питания своими руками: принцип работы, схемы

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой  пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

  1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
  2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БПУпрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Структурная схема импульсного блока питанияРисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

  • Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
  • Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
  • На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
  • Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

Пример миниатюрных импульсных БППример миниатюрных импульсных БП
  • Далее вступает в работу выходной выпрямитель, поскольку он работает с высокочастотным напряжением, для процесса необходимы быстродействующие полупроводниковые элементы, поэтому для этой цели применяют диоды Шоттки.
  • На завершавшей фазе производится сглаживание на выгодном фильтре, после чего напряжение подается на нагрузку.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

  • частотно-импульсным;
  • фазо-импульсным;
  • широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.

Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналовСтруктурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов

Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется UП пилообразной формы, поступающее на вход компаратора КШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал UУС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности UП (опорное напряжение) и UРС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал UУС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (UOUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала UРС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.



Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

  • Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
  • Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
  • Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
  • Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
  • Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

  • различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БПЗарядки и внешние БП
  • внешние блоки питания;
  • электронный балласт для осветительных приборов;
  • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.
Импульсный модуль питания монитораИмпульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.

Принципиальная схема импульсного БППринципиальная схема импульсного БП

Обозначения:

  • Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
  • Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 — 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
  • Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
  • Транзистор VT1 – KT872A.
  • Стабилизатор напряжения D1 — микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
  • Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
  • Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

12 Вольт 5 Ампер блок питания китайского производства + мой личный рецепт 🙂
Сегодня не просто обзор блока питания, а обзор двух блоков питания, один из которых полностью самодельный 🙂

Кому интересно, прошу под кат.

Изначально блок питания мне нужен был для питания кучи мелких зарядных устройств. Был заказан недорогой Бп в формфакторе ноутбучного, думаю такие БП многие видели и знают.

Но что реально скрывается у них внутри, знает не так много людей, потому расскажу и покажу подробнее.

Пришел блок питания замотанный в пакет. Так же в комплекте дали переходник, правда я так и не понял сакрального смысла данного переходника.

Но дали и дали, в хозяйстве пригодится, вдруг в следующий раз забудут дать, когда будет надо.

В комплекте был собственно блок питания, кабель питания к нему и вышеуказанный переходник. Собственно к внешнему виду блока питания претензий нет, блок как блок.

На выходном кабеле так же нет ферритового фильтра, вернее на вид он есть, только в нем ничего нет, только пластмасса.

Подаем питание на БП.

Выходное напряжение завышено, 12.54 Вольта вместо 12, хотя в среднестатистические 5% вполне вписывается, но впритирку.

Кабель питания дали весьма необычный, без заземляющего контакта.

Мне как то раньше такие кабели не попадались, хотя я знал, что они есть.

Кабель при этом на вид не такой толстый как обычный компьютерный, хотя и круглый, эдакий вариант ПВС-а. Сначала я хотел кабель порезать и посмотреть, что у него внутри. Но потом подумал, а смысл?

В итоге я просто взял и измерил сопротивление кабеля.

Прибор показал 1.589 Ома, с учетом переходного сопротивления контактов можно округлить до 1.58 Ома.

Длина кабеля около 1.08м, соответственно в обе стороны это даст 2.16м.

Воспользовавшись несложным расчетом я получил сопротивление 0,73 Ома на метр.

Дальше посмотрев в таблицу я узнал соответствующее сечение кабеля, оно составило внушительные 0.024мм/кв.

Хорошо, что кабель вещь легко заменяемая.

После этого я решил все таки посмотреть, что у него внутри.

Не то, что бы я не знал, как устроены БП. Но разбирать всякие вещи мне просто нравится 🙂

Открываются такие блоки питания очень легко. В щель между половинками корпуса вставляется лезвие ножа и постукивая небольшим молотком разрушается место склеивания половинок.

В общем тяжело и непонятно только первый раз, дальше это делается чуть сложнее чем выкрутить винты отверткой, плохо только то, что обратно собрать можно только с помощью клея.

В первую очередь бросается в глаза отсутствие фильтра питания, он даже не задуман здесь.

Но при этом есть и плюсы, выходные конденсаторы поставили 1000х25, а не 470х16 как это бывает.

В общем в среднем ничего не изменилось, улучшится работа, но увеличатся помехи.

С обратной стороны платы маркировка D-32 в моем варианте против D-26 в похожем БП. Возможно мой БП выпущен позже и потому имеет другую версию платы.

Так же можно увидеть, что конденсатор снаббера перенесен на нижнюю сторону платы, я такого не встречал, обычно они стоят сверху и не в СМД исполнении.

Рулит блоком питания неизвестный мне контроллер 63D12. Силовой транзистор такой же, 4N60C Схема блока питания предыдущей версии, отличия от данного БП минимальны. Изменено расположение некоторых элементов, под оптроном сделан защитный прорез в плате, что еще раз наводит на подозрения о более новом варианте исполнения данного БП.

Но входной конденсатор так же не закреплен. Емкость мала для заявленной мощность в 60 Ватт.

Ну и естественно тестирование БП

Нагрузочные резисторы у меня по 10 Ом, что дает ток в 1.25 Ампера. резисторов три, соответственно я буду измерять характеристики до 3.75 Ампера.

Кроме того, я проводил измерения с подключением нагрузочных резисторов прямо к плате БП.

Итак.

Ток нагрузки 1.25 Ампера, напряжение на выходе 12.55 Вольта.

Попутно я снимал осциллограммы пульсаций на выходе БП, делитель щупа установлен на ослабление входного сигнала в 10 раз. Соответственно шкала 500мВ на деление. Ток нагрузки 2.5 Ампера. Напряжение поднялось до 12.57 Вольта. Пульсации. Ток нагрузки 3.75 Ампера, выходное напряжение 12.58 Вольта, выходная мощность около 47 Ватт, т.е. 80% Пульсации при этом составили около 0.6 Вольта. Не помогли даже конденсаторы большей емкости 🙁 В конце я оставил БП работать под нагрузкой в 3.75 Ампера дальше и решил посмотреть, какие будут температуры. БП был открыт, лежал радиаторами вверх.

После 20 минут работы температура диодной сборки была 79 градусов, силового транзистора 77, трансформатора 76.

Выходное напряжение поднялось до 12.6 Вольта

На мой взгляд, многовато, максимум для этого БП 3-3.5 Ампера.

Резюме.

Плюсы

Он все таки работает 🙂

Конденсаторы на выходе установили на 25 Вольт, а не на 16, хотя их размещение около силового диода совсем не оптимально.

Для токов нагрузки 3-3.5 Ампера вполне может подойти, но на всякий случай я бы ограничил ток нагрузки в 2.5-3 Ампера (возможно я больший пессимист :)).

В схеме БП используется ШИМ-контроллер, а не встречающаяся часто схема с автогенератором.

Минусы

Нельзя использовать на 100% нагрузки.

Отсутствие входного помехоподавляющего фильтра.

Довольно большие пульсации на выходе.

Кабель никакой, менять сразу.

Элементы внутри БП не закреплены.

Мое мнение, пациент скорее жив, чем мертв. Т.е. использовать данный БП вполне можно, а если еще и 'допилить' его, заменив выходные конденсаторы на низкоимпедансные и увеличить емкость входного хотя бы до 68, а лучше до 100мкФ, то будет очень даже неплохо. Данный БП имеет потенциал для доработки, БП сопоставимой мощности, но с автогенератором я бы не рекомендовал ни в каком виде.

Подойдет для питания всяких некритичных нагрузок типа светодиодных лент и т.п.

На данном сайте много разных примеров печати интересных конструкций. но у меня как то все руки не доходят до 3D печати, а при этом тоже хочется показать что у меня - Тоже голос есть, я тоже петь хочу 🙂

В общем мой рецепт приготовления правильного блока питания .

Некоторое время назад, я сам делал блоки питания, потом стало невыгодно и я это дело забросил. Но иногда для своих нужд все таки делаю, благо платы остались и их не надо травить, а достаточно просто некоторые детали купить, а другие достать из ящика стола.

Собирал я блоки питания на известном ШИМ контроллере TOP24xY.

Этот контроллер отличается довольно хорошей надежностью (за насколько лет я спалил всего один контроллер при экспериментах) и простотой конструкции БП.

Собирать БП я буду почти по схеме из даташита.

Для сборки с использовал давно разработанную плату. Изначально она была сделана под блок питания на 12 Вольт и ток 3 Ампера. Рассчитана под установку двух вариантов радиаторов и двух типов входных конденсаторов. Список элементов я не даю, все они есть на схеме и подписаны в файле трассировки.

На рынке я купил только микросхему для него, остальные детали были уже в наличии, правда оптрон, регулируемый стабилитрон TL431, входной дроссель и Y1 конденсатор я выковырял из платы от старого монитора.

Глядя на эту фотографию подумал, чем не набор для самостоятельной сборки 🙂

Сначала установил на плату все лежачие компоненты. Лучше это сделать сразу, так как после установки габаритных деталей ставить мелкие неудобно. Установил габаритные компоненты. В качестве снаббера использован супрессор P6KE200A, я обычно не использую связку конденсатор + резистор.

Под трансформатором и силовыми диодами есть отверстия для улучшения циркуляции воздуха и лучшего охлаждения этих элементов.

Подготовил крепеж к радиатору и ШИМ контроллер.

Радиаторы я использую двух типов, для малой мощности это алюминиевые пластинки (эти радиаторы ставились в известных ЧБ телевизорах Электроника 23ТБ), для большей режу радиаторный профиль Ш-образной конструкции.

Данный контроллер умеет следить за понижением и повышением входного напряжения, а так же подключением внешних компонентов задавать ток защиты и частоту работы 66 или 133 КГц..

Данные функции я не использую, так как плата разрабатывалась еще под TOP22x, которая подобных вещей не умеет.

Но TOP24x можно легко перевести в режим работы с тремя выводами, для этого надо просто соединить четыре средних вывода, это будет эквивалент среднего вывода TOP22x.

Отличие будет только в частоте работы, TOP22x работает на 100КГц, а TOP24x на 133КГц (в данном включении).

В схеме указан TOP244, я применил TOP246, он в магазине был заметно дешевле (около 1.1доллара), по хорошему ему надо ограничивать ток защиты, но практика показала, что защита от КЗ отрабатывает отлично.

После этого я перешел к намотке трансформатора

Да, трансформатор можно купить готовый, как и блок питания. Но я держу дома запас разных сердечников и каркасов, что бы можно было в любой момент изготовить БП под любое необходимое мне напряжение.

В данном Бп использовался каркас с 8 выводами и сердечник Е25, одна половинка обычная, а вторая с укороченным центральным керном, для получения зазора (БП то обратноходовый, потому зазор необходим, без него работать не будет).

Расчет трансформатора я делал в программе PI Expert Suite 7.0.

Но иногда, для удобства намотки и лучшего заполнения каркаса я делаю больше витков, чем предлагает программа. но изменяю пропорционально количество витков всех обмоток.

Если не злоупотреблять, то все работает отлично.

Программа показала что мне надо 77 витков первичной обмотки, 9 вторичной и 8 для питания ОС контроллера.

Я немного изменил их и сделал 85 первичной, 10 вторичной и 9 для питания цепи ОС.

Намотал первичную обмотку, обмотка сделана в два слоя, для межобмоточной изоляции я использую специальную ленту, она производится с разной шириной, специально под разные размеры каркасов. После этого я намотал вторичную обмотку. Вообще строго говоря, более правильно было бы ее разместить между двумя слоями первичной, для улучшения связи, но практика показала, что на небольших мощностях проходит и вариант, когда обмотка расположена сверху первичной.

Мотал в два провода. Сначала зачистил концы, обвел их вокруг выводов каркаса, после этого намотал 10 витков.

Ну и в самую последнюю очередь обмотка питания цепи ОС (она же обмотка питания самого ШИМ контроллера), 9 витков.

Попутно намотал выходной помехоподавляющий дроссель.

Последний слой внешней изоляции обмоток, вывел концы первичной обмотки и обмотки питания цепи ОС. Главное теперь случайно их не перепутать. Расположение выводов обмоток соответственно картинке выше

Для них я использовать провод диаметром 0.3мм, для вторичной 0.63мм.

После зачистки выводов обмоток закрепляем их на выводах каркаса и пропаиваем. Половинки каркаса я склеиваю клеем (можно использовать секундный клей либо момент, БФ, непринципиально.

После этого, что бы сердечник не болтался, я обматываю его сначала узкой лентой, а после этого фиксирую всю конструкцию лентой той же ширины, что использовал для изоляции обмоток.

Это не даст рассоедениться половинкам даже если клей не будет держать, да и придает законченный вид трансформатору.

Вот так в итоге выглядит готовый трансформатор. Устанавливаем трансформатор и выходной дроссель. Предохранитель я пока не устанавливаю, позже будет понятно почему. Плата полностью спаяна, при пайке я использую припой диаметром 1мм с флюсом, дополнительно флюс в процессе не используется. Платы я заказывал на производстве сразу с лужением. При первом включении вместо предохранителя я припаиваю небольшую лампочку (15 Ватт), если БП собран без ошибок, то она либо не будет светиться вообще, либо будет еле еле накалена.

Напряжение сходу получилось то, под которое и рассчитывал, даже не потребовалось подстраивать, но возможность подстройки не помешает.

Как-то было обсуждение насчет пайки плат.

Я сделал пару фотографий как выглядит правильная пайка большинством припоев.

Остатки флюса я смыл при помощи ватки смоченной в ацетоне.

Общий вид

Один из участков поближе, если присмотреться, то видно даже мое отражение :))) БП я расчитвал на 15 Вольт и 1.5 Ампера. Ну и нагружать для теста буду соответственно на 1.5 ампера. Хотя данный БП даже в таком виде спокойно отдаст и 2 Ампера.

Выходных диодов на плате два, так как по хорошему диоды должны быть рассчитаны на тройной ток от расчетного выходного. Я установил диоды 31DQ10 (100 Вольт и 3 Ампера), так как расчетный ток был 1.5х3=4.5 Ампера.

Кстати, мне уже как то попадались поддельные диоды с таким наименованием, отличаются повышенным нагревом, будьте бдительны.

Попутно я снял осциллограмму пульсаций на выходе БП под этой нагрузкой. Делитель щупа стоит в режиме 1:1. После проверки БП под нагрузкой я подпаиваю входной и выходной кабели, для моего применения кабели будут короткие и без разъемов.

Так же сразу одеваю 'хвостики' (лучше перед пайкой), и дополнительно закрепляю кабели стяжками от вытягивания кабеля из корпуса.

Безопасности много не бывает, лучше перестраховаться.

После впаивания кабелей покрываю плату защитным лаком Пластик-70. Есть более крепкий лак - Уретан, но я его не использую, так как он дает слишком крепкое покрытие. Так выглядит полностью собранная плата, подготовлена к установке в корпус. Вид снизу. Я почти не использовал СМД компоненты, только конденсаторы параллельно выходным электролитам. Использован корпус Z-34B, т.е. высокий вариант этого корпуса, плата трассировалась именно под него, потому для установки надо прорезать 2 выреза под кабели, сделать одно отверстие под светодиод. после этого закрепить плату в корпусе при помощи четырех небольших шурупов (лучше предварительно просверлить отверстия диаметром 1.5мм в стойках корпуса). Последний этап, рассверливаются отверстия в нижней части корпуса и половинки скручиваются вместе.

Все, БП готов.

Как говорят на канале дискавери - теперь вы знаете как это сделано, ну или как это должно быть сделано.

Ну и конечно архив со схемой, трассировкой и даташитом.

Если есть вопросы, спрашивайте, с удовольствием отвечу.

12V 1A SMPS Схема источника питания на печатной плате

Каждое электронное устройство или изделие требует надежного блока питания (PSU) для его работы. Почти все устройства в нашем доме, такие как телевизор, принтер, музыкальный проигрыватель и т. Д., Состоят из встроенного в него блока питания, который преобразует напряжение сети переменного тока в соответствующий уровень напряжения постоянного тока для их работы. Наиболее часто используемым типом цепи электропитания является SMPS (импульсный источник питания) , вы можете легко найти этот тип цепей в своем адаптере 12 В или зарядном устройстве для мобильных ПК / ноутбука.В этом уроке мы узнаем , как построить 12-вольтовую SMPS-схему , которая преобразовывала бы сеть переменного тока в 12 В постоянного тока с максимальным номинальным током 1,25 А. Эту схему можно использовать для питания небольших нагрузок или даже адаптировать ее к зарядному устройству для зарядки свинцово-кислотных и литиевых батарей. Если эта цепь питания 12 В, 15 Вт, не соответствует вашим требованиям, вы можете проверить различные цепи питания с разными номинальными характеристиками.

12 В SMPS Circuit - Вопросы проектирования

Прежде чем приступить к проектированию источников питания любого типа, необходимо выполнить анализ требований на основе среды, в которой будет использоваться наш источник питания.Различные виды источников питания работают в разных средах и с определенными границами ввода-вывода.

Входные данные

Давайте начнем с ввода. Входное напряжение питания - это первое, что будет использоваться SMPS и будет преобразовано в полезное значение для питания нагрузки. Так как эта конструкция указана для преобразования переменного тока в постоянный , на входе будет переменный ток (AC). Для Индии вход переменного тока доступен в 220-230 вольт, для США он рассчитан на 110 вольт.Есть и другие страны, которые используют разные уровни напряжения. Как правило, SMPS работает с универсальным входным напряжением в диапазоне . Это означает, что входное напряжение может отличаться от 85 В переменного тока до 265 В переменного тока. SMPS может использоваться в любой стране и может обеспечить стабильный выход при полной нагрузке, если напряжение составляет 85-265 В переменного тока. SMPS также должен нормально работать на частотах 50 Гц и 60 Гц. По этой причине мы можем использовать наши зарядные устройства для телефонов и ноутбуков в любой стране.

Выходная спецификация

На выходной стороне несколько нагрузок являются резистивными, немногие - индуктивными.В зависимости от нагрузки конструкция SMPS может быть разной. Для этого SMPS нагрузка принимается как резистивная нагрузка . Однако нет ничего похожего на резистивную нагрузку, каждая нагрузка состоит по меньшей мере из некоторого количества индуктивности и емкости; здесь предполагается, что индуктивность и емкость нагрузки незначительны.

Выходная спецификация SMPS сильно зависит от нагрузки, например, сколько напряжения и тока потребует нагрузка при любых условиях эксплуатации.Для этого проекта SMPS может обеспечить 15 Вт выходной мощности . Это 12В и 1,25А. Целевая выходная пульсация выбрана как меньшее из 30 мВ pk-pk при полосе частот 20000 Гц .

Исходя из выходной нагрузки, мы также должны выбрать между проектированием SMPS с постоянным напряжением или SMPS с постоянным током . Постоянное напряжение означает, что напряжение на нагрузке будет постоянным, и ток будет изменяться в соответствии с изменениями сопротивления нагрузки.С другой стороны, режим постоянного тока позволяет току быть постоянным, но изменять напряжение в соответствии с изменениями сопротивления нагрузки. Кроме того, CV и CC могут быть доступны в SMPS, но они не могут работать за один раз. Когда обе опции существуют в SMPS, должен быть диапазон, когда SMPS изменит свою выходную операцию с CV на CC и наоборот. Обычно зарядные устройства в режиме CC и CV используются для зарядки свинцово-кислотных или литиевых батарей.

Функции защиты входов и выходов

Существуют различные схемы защиты, которые можно использовать на SMPS для более безопасной и надежной работы.Схема защиты защищает SMPS, а также подключенную нагрузку. В зависимости от местоположения схема защиты может быть подключена через вход или через выход. Наиболее распространенная защита входов - Защита от импульсных перенапряжений и Фильтры электромагнитных помех . Защита от перенапряжений защищает SMPS от скачков напряжения на входе или от перенапряжения переменного тока . Фильтр EMI защищает SMPS от генерации EMI через входную линию. В этом проекте будут доступны обе функции. Защита выхода включает защиту от короткого замыкания , защиту от перенапряжения и защиту от перегрузки по току .Эта конструкция SMPS также будет включать в себя все эти схемы защиты.

Выбор IC управления питанием

Для каждой цепи SMPS требуется ИС управления питанием, также известная как коммутационная ИС или ИС SMPS или более сухая ИС. Давайте подведем итоги проектирования, чтобы выбрать идеальную ИС управления питанием, которая будет подходить для нашего дизайна. Наши требования к дизайну

  1. 15 Вт мощности. 12 В 1,25 А с пк-рк пульсацией менее 30 мВ при полной нагрузке.
  2. Универсальный входной рейтинг.
  3. Защита от перенапряжения на входе.
  4. Защита от короткого замыкания на выходе, перенапряжения и перегрузки по току.
  5. Операции с постоянным напряжением.

Из вышеперечисленных требований есть широкий выбор микросхем на выбор, но для этого проекта мы выбрали Power Integration . Интеграция питания - это полупроводниковая компания, имеющая широкий спектр ИС драйверов питания в различных диапазонах выходной мощности. Исходя из требований и доступности, мы решили использовать TNY268PN из крошечных семейств коммутаторов II .

Selection of the Power Management IC

На изображении выше показана максимальная мощность 15 Вт. Тем не менее, мы сделаем SMPS в открытом кадре и для универсального входного рейтинга. В таком сегменте TNY268PN может обеспечить мощность 15 Вт. Давайте посмотрим на схему контактов.

TNY268PN Pinout

Проектирование 12-вольтовой 1-амперной цепи SMPS

Лучший способ построить схему - использовать программное обеспечение PI для интеграции с Power. Это отличное программное обеспечение для проектирования блока питания.Схема построена с использованием интегральной схемы питания. Процедура проектирования описана ниже, в качестве альтернативы вы также можете прокрутить видео вниз, объясняя то же самое.

Шаг -1: Выберите Tiny switch II , а также выберите желаемую упаковку. Мы выбрали пакет DIP. Выберите тип корпуса, адаптер или открытая рамка. Здесь выбран Open Frame.

Затем выберите тип обратной связи. Это важно, так как используется топология Flyback .TL431 - отличный выбор для обратной связи. TL431 - это шунтирующий регулятор, обеспечивающий превосходную защиту от перенапряжения и точное выходное напряжение.

Designing the 12v 1Amp SMPS Circuit

Шаг-2: Выберите диапазон входного напряжения. Поскольку это будет универсальный вход SMPS, входное напряжение выбрано как 85-265В переменного тока. Частота линии составляет 50 Гц.

Select Input Voltage Range for SMPS

Шаг 3:

New PI Expert Design Wizard

Выберите выходное напряжение, ток и мощность.Рейтинг SMPS будет 12V 1.25A. Мощность показывает 15 Вт. Режим работы также выбран как CV, что означает режим работы с постоянным напряжением. Наконец, все делается в три простых шага, и схема создается.

12V SMPS принципиальная схема и объяснение

Приведенная ниже схема немного видоизменена в соответствии с нашим проектом.

12V 1A SMPS Circuit Diagram

Прежде чем приступить непосредственно к созданию прототипа, давайте рассмотрим принципиальную схему 12v SMPS и ее работу.Схема имеет следующие разделы

  1. Защита от скачков напряжения на входе и SMPS
  2. AC-DC преобразование
  3. PI фильтр
  4. Схема драйвера или схема переключения
  5. Защита от понижения напряжения.
  6. Схема зажима
  7. Магнитика и гальваническая развязка
  8. EMI фильтр
  9. Вторичный выпрямитель и демпферная цепь
  10. Секция фильтра
  11. Обратная связь.

Защита от перенапряжения на входе и SMPS

Этот раздел состоит из двух компонентов, F1 и RV1.F1 представляет собой плавкий плавкий предохранитель на 1 В 250 В переменного тока, а RV1 представляет собой 7-миллиметровый 275 В MOV (металлический оксидный варистор). Во время перенапряжения высокого напряжения (более 275 В переменного тока) MOV замерзает и перегорает входной предохранитель. Тем не менее, благодаря функции замедленного срабатывания, предохранитель выдерживает пусковой ток через SMPS.

AC-DC преобразование

Этот раздел регулируется диодным мостом. Эти четыре диода (внутри DB107) составляют полный мостовой выпрямитель. Диоды 1N4006, но стандарт 1N4007 отлично справится с этой задачей.В этом проекте эти четыре диода заменены полным мостовым выпрямителем DB107.

PI фильтр

Разные штаты имеют разные стандарты подавления электромагнитных помех. Эта конструкция соответствует стандарту EN61000-Class 3 стандарта , а PI-фильтр спроектирован таким образом, чтобы уменьшить подавление электромагнитных помех в синфазном режиме . Этот раздел создан с использованием C1, C2 и L1. C1 и C2 - конденсаторы 400 В 18 мкФ. Это нечетное значение, поэтому для этого приложения выбрано 22 мкФ 400 В.L1 - это синфазный дроссель, который принимает дифференциальный сигнал EMI для отмены обоих.

Схема привода или схема переключения

Это сердце SMPS. Первичная сторона трансформатора управляется цепью переключения TNY268PN. Частота переключения составляет 120-132 кГц. Благодаря высокой частоте коммутации можно использовать трансформаторы меньшего размера. Коммутационная схема состоит из двух компонентов: U1 и C3. U1 является основным драйвером IC TNY268PN.C3 - это байпасный конденсатор , который необходим для работы нашего драйвера IC.

Защита от понижения напряжения

Защита от понижения напряжения обеспечивается чувствительными резисторами R1 и R2. Он используется, когда SMPS переходит в режим автоматического перезапуска и определяет напряжение в сети.

Схема зажима

D1 и D2 - схема зажима. D1 - это TVS-диод , а D2 - - сверхбыстрый восстановительный диод .Трансформатор действует как огромный индуктор через силовой драйвер IC TNY268PN. Поэтому во время цикла выключения трансформатор создает высокие скачки напряжения из-за индуктивности рассеяния трансформатора. Эти высокочастотные скачки напряжения подавляются диодным зажимом на трансформаторе. UF4007 выбран из-за сверхбыстрого восстановления, а P6KE200A выбран для работы TVS.

Магнитика и гальваническая развязка

Трансформатор представляет собой ферромагнитный трансформатор, и он не только преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения, но также обеспечивает гальваническую развязку.

EMI фильтр

EMI фильтрация осуществляется конденсатором C4. Это повышает помехоустойчивость схемы, чтобы уменьшить высокие электромагнитные помехи.

Вторичный выпрямитель и демпфирующая цепь

Выходной сигнал трансформатора выпрямляется и преобразуется в постоянный ток с использованием D6, выпрямительного диода Шоттки . Схема демпфирования на D6 обеспечивает подавление переходного напряжения во время операций переключения.Схема демпфирования состоит из одного резистора и одного конденсатора, R3 и C5.

Секция фильтра

Секция фильтра состоит из конденсатора фильтра C6. Это конденсатор с низким ESR для лучшего подавления пульсаций. Кроме того, LC-фильтр, использующий L2 и C7, обеспечивает лучшее подавление пульсаций на выходе.

Раздел обратной связи

Выходное напряжение измеряется U3 TL431 и R6 и R7. После обнаружения линии U2 оптрон управляется и гальванически развязывает участок измерения вторичной обратной связи с контроллером первичной стороны.Оптопара имеет транзистор и светодиод внутри. Управляя светодиодом, транзистор управляется. Поскольку связь осуществляется оптически, она не имеет прямого электрического соединения, поэтому также удовлетворяет гальванической развязке в цепи обратной связи.

Теперь, так как светодиод непосредственно управляет транзистором, обеспечивая достаточное смещение на светодиоде оптопары, можно управлять транзистором оптопары , более конкретно схемой возбуждения. Эта система управления используется TL431.По мере того как параллельный стабилизатор имеет резистор делитель через ее опорный штифт, он может контролировать оптрон светодиод, который подключен через него. Контактная обратная связь имеет опорное напряжение 2.5V . Следовательно, TL431 может быть активен, только если напряжение на делителе достаточно. В нашем случае для делителя напряжения установлено значение 12 В . Поэтому, когда выход достигает 12 В, TL431 получает 2,5 В через опорный вывод и, таким образом, активирует светодиод оптопары, который управляет транзистором оптопары и косвенно контролирует TNY268PN.Если напряжение на выходе недостаточно, цикл переключения немедленно приостанавливается.

Сначала TNY268PN активирует первый цикл переключения, а затем определяет его вывод EN. Если все в порядке, он продолжит переключение, если нет, он попытается еще раз через иногда. Этот цикл продолжается до тех пор, пока все не станет нормальным, что предотвращает проблемы с коротким замыканием или перенапряжением. Вот почему это называется топологией обратного хода, поскольку выходное напряжение возвращается в драйвер для определения связанных операций.Кроме того, пробный цикл называется режима сбоя работы в состоянии сбоя.

D3 - это диод Шоттки . Этот диод преобразует высокочастотный выход переменного тока в постоянный. 3А 60В Диод Шоттки выбран для надежной работы. R4 и R5 выбираются и рассчитываются экспертом PI. Он создает делитель напряжения и передает ток на светодиод оптрона от TL431.

R6 и R7 - простой делитель напряжения, рассчитанный по формуле TL431 REF Voltage = (Vout x R7) / R6 + R7 .Опорное напряжение 2.5V и Vout является 12V. Выбрав значение R6 23,7 тыс., R7 стал примерно 9,09 тыс.

Изготовление печатной платы для 12v 1A SMPS Circuit

Теперь, когда мы понимаем, как работают схемы, мы можем приступить к созданию печатной платы для нашего SMPS. Поскольку это SMPS-схема, рекомендуется использовать печатную плату, поскольку она может решить проблему шума и изоляции. Компоновка печатной платы для вышеуказанной схемы также доступна для загрузки в виде Gerber по ссылке

Теперь, когда наш дизайн готов, пришло время изготовить их с использованием файла Gerber.Чтобы сделать печатную плату довольно легко, просто следуйте инструкциям ниже

Шаг 1: Зайдите на www.pcbgogo.com, зарегистрируйтесь, если вы впервые. Затем на вкладке Прототип печатной платы введите размеры вашей печатной платы, количество слоев и количество печатной платы, которое вам требуется. Предполагая, что печатная плата имеет размер 80 см × 80 см, вы можете установить размеры, как показано ниже.

12V 1A SMPS Circuit Diagram

Шаг 2: Продолжите, нажав на кнопку Quote Now .Вы попадете на страницу, где задайте несколько дополнительных параметров, если требуется, например, используемый материал, расстояние между дорожками и т. Д. Но в основном значения по умолчанию будут работать нормально. Единственное, что мы должны рассмотреть здесь, это цена и время. Как видите, время сборки составляет всего 2-3 дня, а для нашего PSB оно стоит всего 5 долларов. Затем вы можете выбрать предпочтительный способ доставки на основе ваших требований.

12V 1A SMPS Circuit Diagram

Шаг 3: Последний шаг - загрузить файл Gerber и продолжить оплату.Чтобы убедиться, что процесс проходит гладко, PCBGOGO проверяет, является ли ваш файл Gerber действительным, прежде чем приступить к оплате. Таким образом, вы можете быть уверены в том, что ваша печатная плата является дружественной к изготовителю и достигнет вас, как и всегда.

Сборка печатной платы

После того, как плата была заказана, она пришла ко мне через несколько дней, хотя курьер в аккуратно размеченной хорошо упакованной коробке и, как всегда, качество печатной платы было потрясающим. Полученная мной печатная плата показана ниже

12v 1A SMPS Circuit PCB Front Side

12v 1A SMPS Circuit PCB Back

Я включил свой паяльный стержень и начал собирать плату.Так как Footprints, колодки, переходные отверстия и шелкография идеально подходят по форме и размеру, у меня не возникло проблем при сборке платы. Моя печатная плата, закрепленная на паяльных тисках, показана ниже.

Assembling PCB for 12v 1A SMPS Circuit

Комплектация Закупки

Все компоненты для этой 12 В 15 Вт SMPS схемы закуплены согласно схеме. Подробную спецификацию можно найти в приведенном ниже файле Excel для загрузки.

Почти все компоненты легко доступны для использования с полки.Вы можете найти проблемы с поиском подходящего трансформатора для этого проекта. Обычно для SMPS-коммутации обратный трансформатор не доступен напрямую от поставщиков, в большинстве случаев вам нужно намотать собственный трансформатор, если вам нужны эффективные результаты. Однако также можно использовать аналогичный трансформатор обратного хода, и ваша схема все равно будет работать. Идеальная спецификация для нашего трансформатора будет предоставлена ​​программным обеспечением PI Expert, которое мы использовали ранее.

Механическая и электрическая схема трансформатора, полученная от PI Expert, показана ниже.

Mechanical diagram of the transformer

Electrical diagram of the transformer

Если вы не можете найти подходящего поставщика, вы можете спасти трансформатор от адаптера 12 В или других цепей SMPS. В качестве альтернативы вы можете также создать собственную покупку трансформатора, используя следующие материалы и инструкции по намотке.

Material of the Transformer for SMPS

Winding Instructions of the Transformer for SMPS

После того, как все компоненты приобретены, их сборка должна быть легкой. Вы можете использовать файл Gerber и спецификацию для справки и собрать плату PCB.После того, как моя печатная плата лицевой и задней стороны выглядит примерно так ниже

12v SMPS Circuit Diagram

12v 1A SMPS Circuit PCB Back Side

Тестирование нашей 15W SMPS схемы

Теперь, когда наша трасса готова, пришло время принять ее во внимание. Мы подключим плату к нашей сети переменного тока через VARIAC и загрузим выходную сторону нагрузочной машиной и измерим пульсации напряжения, чтобы проверить работоспособность нашей схемы. Полное видео процедуры тестирования также можно найти в конце этой страницы.На рисунке ниже показана схема, протестированная с входным переменным напряжением 230 В переменного тока, для которого мы получаем выход 12,08 В

Testing our 15W SMPS circuit

Измерение пульсирующего напряжения с помощью осциллографа

Чтобы измерить пульсационное напряжение с помощью осциллографа, измените вход оптического прицела на переменный ток с коэффициентом усиления 1x. Затем подключите электролитический конденсатор с низкой стоимостью и керамический конденсатор с низкой стоимостью, чтобы уменьшить шум из-за проводов. Вы можете обратиться к странице 40 этого документа RDR-295 от Power Integration для получения дополнительной информации об этой процедуре.

Приведенный ниже снимок был сделан при отсутствии нагрузки на 85 В и 230 В переменного тока. Шкала установлена ​​на 10 мВ на деление, и, как вы можете видеть, пульсация составляет почти 10 мВ пк-рк.

Measuring Ripple at NO Load using Oscilloscope

На входе 90 В переменного тока и при полной нагрузке пульсация может составлять около 20 мВ pk-pk

Measuring Ripple at 85VAC Full Voltage using Oscilloscope

В 230 В переменного тока и при пульсирующем напряжении при полной нагрузке измеряется около 30 мВ pk-pk, что является наихудшим сценарием

Measuring Ripple at 230VAC Full Voltage using Oscilloscope

Вот и все; это то, как вы можете создать свою собственную 12v SMPS схему .Как только вы поймете работу, вы можете изменить схему 12v SMPS в соответствии с вашими требованиями к напряжению и мощности. Надеюсь, вы поняли учебник и получили удовольствие от изучения чего-то полезного. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или используйте наши форумы для технических обсуждений. Встретимся снова с другим интересным дизайном SMPS, до тех пор, пока не подпишусь ...

,Принципиальная электрическая схема

+ 12В и -12В двойного источника питания

Целью этого проекта является преобразование источника переменного тока 220 В в напряжение + 12 В и -12 В постоянного тока , поэтому оно называется Dual Power Supply , как мы получаем положительный и отрицательный источник питания 12 В одновременно.

Это может быть достигнуто за три простых шага:

  1. Во-первых, 220 В переменного тока преобразуется в 12 В переменного тока с помощью простого понижающего (220 В / 12 В) трансформатора.
  2. Во-вторых, выход этого трансформатора передается в схему выпрямителя, которая преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока.Выход схемы выпрямителя постоянного тока содержит пульсации выходного напряжения. Для фильтрации этих пульсаций используется конденсатор 2200 мкФ, 25 В.
  3. Наконец, выходной сигнал конденсатора, который является чистым постоянным током, передается на стабилизатор напряжения IC 7812 и IC7912, который будет регулировать выходное напряжение при 12 В и -12 В постоянного тока, несмотря на изменение входного напряжения.

Необходимые компоненты:

  • Трансформатор с центральным отводом (220В / 12В)
  • силовых диодов (6А) - 4Нет.
  • Конденсатор (2200 мкФ, 25 В) - 2Нет.
  • Регулятор напряжения (IC 7812 и 7912)
  • Тумблер
  • нагрузка постоянного тока (двигатель постоянного тока)

Принципиальная схема

:

12v-dual power supply circuit diagram

postive negative 12v-dual power supply circuit

Построение двойной цепи питания:

Шаг I: преобразование 220 В переменного тока в 12 В переменного тока с использованием понижающего трансформатора

Первичные клеммы трансформатора с центральным отводом соединены с бытовым источником питания (220 В переменного тока, , 50 Гц), а выходной сигнал берется со вторичных клемм трансформатора.Отвод по центру описывает выходное напряжение трансформатора с отводом по центру. Например: 24 В трансформатор с центральным отводом будет измерять 24 В переменного тока через два внешних ответвителя (обмотка в целом) и 12 В переменного тока от каждого внешнего ответвления до центрального ответвления (половинная обмотка). Эти два источника питания 12 В переменного тока находятся на 180 градусов в противофазе друг с другом, что позволяет легко получать из них положительные и отрицательные источники питания 12 В постоянного тока . Преимущество использования трансформатора с центральным отводом состоит в том, что мы можем получить питание + 12 В и -12 В постоянного тока , используя только один трансформатор.

center tapped Transformer

ВХОД : 220 В AC , 50 Гц

ВЫХОД : Между внешним выводом и средним выводом: 12 В переменного тока, 50 Гц

Между двумя внешними клеммами: 24 В переменного тока. 50 Гц

Шаг - II: Преобразование 12 В переменного тока в 12 В постоянного тока с использованием Full Bridge Rectifier

Внешние две клеммы трансформатора с центральным ответвлением подключены к цепи мостового выпрямителя.Цепь выпрямителя представляет собой преобразователь, который преобразует источник питания переменного тока в источник питания постоянного тока . Как правило, он состоит из диодных переключателей, как показано на принципиальной схеме.

Чтобы преобразовать переменного тока в постоянного тока , мы можем изготовить два типа выпрямителей: один - полумостовой выпрямитель, а второй - полнопостовой выпрямитель. В полумостовом выпрямителе выходное напряжение составляет половину входного напряжения. Например, если входное напряжение составляет 24 В, то выходное напряжение постоянного тока составляет , а 12 В, а количество диодов, используемых в выпрямителе этого типа, равно 2.В полностью мостовом выпрямителе число диодов равно 4, и он подключен, как показано на рисунке, и выходное напряжение такое же, как и входное напряжение.

Здесь используется полный мостовой выпрямитель . Таким образом, число диодов равно 4, а входное напряжение (24 В переменного тока ) и выходное напряжение также составляет 24 В постоянного тока с пульсациями в нем.

For, полное выходное напряжение мостового выпрямителя,

V  DC  = 2 Вм / Π где, Vm = пиковое значение переменного напряжения питания и Pi равно Pi 

Форма сигнала входного и выходного напряжения полного мостового выпрямителя показана ниже.

Full wave rectifier dual power supply circuit

В этой схеме с двумя источниками питания диодный мостовой выпрямитель состоит из четырех силовых диодов 6А. Номинальные характеристики этого диода 6А и 400В. Нет необходимости использовать большую часть диода с большой силой тока, но из соображений безопасности и гибкости используется диод с высокой силой тока. Обычно из-за скачков тока возможно повреждение диода, если мы использовали диод с низким номинальным током.

Выход выпрямителя не чистый постоянного тока , но он содержит в себе рябь.

ВХОД: 12 В переменного тока

ВЫХОД: 24 В пик (с пульсациями)

Шаг-III: Отфильтруйте пульсации с выхода:

Теперь выход 24 В постоянного тока , который содержит колебания от пика до пика, не может быть напрямую подключен к нагрузке. Так, чтобы удалить пульсации из источника питания , используются фильтрующие конденсаторы. Теперь используются два фильтрующих конденсатора номиналом 2200 мкФ и 25 В, как показано на принципиальной схеме.Соединения обоих конденсаторов таковы, что общий вывод конденсаторов соединен непосредственно с центральным выводом трансформатора с центральными выводами. Теперь этот конденсатор будет заряжаться до 12 В постоянного тока , так как оба подключены к общей клемме трансформатора. Кроме того, конденсаторы устранят пульсации из источника постоянного тока и дадут чистый выходной сигнал постоянного тока . Но выход обоих конденсаторов не регулируется. Таким образом, для обеспечения регулируемого питания выход конденсаторов передается на ИС регулятора напряжения, что объясняется на следующем шаге.

ВХОД: 12 В постоянного тока (с неочищенной рябью)

ВЫХОД: Напряжение на конденсаторе C 1 = 12 В постоянного тока (чисто постоянного тока, , но не регулируется)

Напряжение на конденсаторе C 2 = 12 В постоянного тока (чистый постоянного тока, , но не регулируется)

dual power-supply circuit on perf board 12v dual-power supply circuit on perf board

Шаг-IV: Регулирование источника питания постоянного тока 12 В

Следующая важная вещь состоит в том, чтобы регулировать выходное напряжение конденсаторов, которое иначе будет меняться в зависимости от изменения входного напряжения.Для этого, в зависимости от требований к выходному напряжению, используются ИС регулятора . Если нам нужно выходное напряжение + 12В, то используется микросхема 7812. Если требуемое выходное напряжение составляет + 5 В, используется микросхема 7805. Последние две цифры IC дают номинальное выходное напряжение. Третья последняя цифра показывает, что напряжение положительное или отрицательное. Для положительного напряжения (8) и отрицательного напряжения (9) используется число. Таким образом, IC7812 используется для регулирования + 12В, а IC7912 - для регулирования напряжения -12В.

Теперь соединение двух микросхем выполняется, как показано на принципиальной схеме.Клемма заземления обеих микросхем соединена с клеммой центрального ответвления трансформатора для создания эталона. Теперь выходные напряжения измеряются между выходной клеммой и клеммой заземления для обеих микросхем.

ВХОД: 12 В постоянного тока (чистый постоянного тока , но не регулируется)

ВЫХОД: + 12 В постоянного тока между выходной клеммой 7812 и землей (чистый постоянного тока и регулируемый)

-12 В постоянного тока между выходной клеммой 7912 и заземлением (чистый постоянного тока и регулируемый)

Применения Двойной Цепи Питания:

  • Для операционных усилителей требуется два источника питания (обычно один + ve источник и один -ve источник), поскольку операционный усилитель должен работать в обеих полярностях входящего сигнала.Без отрицательного источника операционный усилитель не будет работать в течение отрицательного цикла сигнала. Таким образом, выходная часть сигнала будет «обрезана», то есть останется на самой земле; что явно не рекомендуется.
  • Если в качестве нагрузки используются двигатели постоянного тока, то для + 12В он будет вращаться по часовой стрелке, а для -12 В он будет вращаться в противоположном направлении. Например, двигатели, которые используются в игрушках (автомобиль, автобус и т. Д.), Будут двигаться вперед при +12 В и будут двигаться назад при -12 В.Мы показали вращение двигателя в обоих направлениях, используя эту схему двойного источника питания, в видео ниже .

Проверьте нашу другую цепь питания :

,
5V 2A 12V 1A 10W AC DC Импульсный силовой модуль Изолированный источник питания 220В - 5В 12В Переключатель понижающий понижающий преобразователь Голая плата | |

1. Входное напряжение: AC85 ~ 265 В 50/60 Гц или DC 100 В-370 В
2. Выходное напряжение: 5 В постоянного тока / 12 В (± 0,2 В)
3. Выходной ток: 2000 мА
4. Мощность: 10 Вт / 12 Вт
5. Размер печатной платы: 6,6 * 3,0 * 2,0 см

Условия использования:


1. Рабочая температура: от -20 до 60 градусов Цельсия
2. Относительная влажность: от 40 до 90% относительной влажности

Входные характеристики


1 ,Диапазон входного напряжения: 85 В перем. 4,8 ~ 5,2 В 11,8 ~ 12,3 В
2. Диапазон выходного тока: от 0A до 2000 мА, пиковый ток 2200 мА
3. Выходная мощность: 10 Вт максимум 12 Вт.
4. Эффективность выходного сигнала: 80%
5. Превышение переключения: 10%
6. Время нарастания выходного сигнала: 100 мс

Защита:


1.Защита от превышения выходной мощности: ДА. Характеристики восстановления: блокировка, после повторного запуска восстановления
2. Защита от короткого замыкания: ДА. Характеристики восстановления: блокировка, после повторного запуска восстановления
3. Защита от перегрева: ДА. Характеристики восстановления: блокировка, после повторного запуска восстановления
4. Защита от перегрузки по току: ДА. Функции восстановления: блокировка, после перезапуска восстановления

.Схема блока питания

12 В 1A с использованием VIPer22A

Схемы блока питания с переключаемым режимом (SMPS) чаще всего требуются во многих электронных конструкциях для преобразования напряжения сети переменного тока в подходящий уровень напряжения постоянного тока для работы устройства. Этот тип преобразователей переменного тока в постоянный принимает напряжение сети переменного тока 230 В / 110 В в качестве входного и преобразует его в напряжение постоянного тока низкого уровня путем его переключения, отсюда и название источника питания с переключаемым режимом. Ранее мы уже создали несколько схем SMPS, таких как схема 5V 2A SMPS и схема 12V 1A TNY268 SMPS.Мы даже создали собственный SMPS-трансформатор, который можно было бы использовать в наших конструкциях SMPS вместе с микросхемой драйвера. В этом проекте мы построим еще одну 12V 1A SMPS-схему , используя VIPer22A, которая является популярной недорогой ИС-драйвером SMPS от STMicroelectronics. Этот учебник проведет вас через всю схему, а также объяснит , как построить собственный трансформатор для схемы VIPER . Интересно, давай начнем.

VIPer22A Технические характеристики конструкции источника питания

Как и в предыдущем проекте на основе SMPS, различные виды блоков питания работают в разных средах и работают в определенной границе ввода-вывода.Этот SMPS также имеет спецификацию. Следовательно, перед тем, как приступить к фактическому проектированию, необходимо выполнить надлежащий анализ спецификации .

Входные данные: Это будет SMPS в домене преобразования переменного тока в постоянный. Следовательно, вход будет AC. В этом проекте входное напряжение фиксировано. Это соответствует европейскому стандарту номинального напряжения. Таким образом, входное переменное напряжение этого SMPS будет 220-240VAC. Это также стандартное напряжение в Индии.

Выходная спецификация: Выходное напряжение выбрано как 12В с 1А номинального тока . Таким образом, это будет 12W с выходом . Поскольку этот SMPS будет обеспечивать постоянное напряжение независимо от тока нагрузки, он будет работать в режиме CV (постоянное напряжение) . Кроме того, выходное напряжение будет постоянным и устойчивым при самом низком входном напряжении с максимальной нагрузкой (2А) на выходе.

Выходное пульсирующее напряжение: Очень желательно, чтобы хороший источник питания имел пульсирующее напряжение менее 30 мВ pk-pk .Целевое пульсационное напряжение одинаково для этой SMPS, менее 30 мВ pk-pk пульсация. Однако пульсация выходного сигнала SMPS сильно зависит от конструкции SMPS, используются печатная плата и тип конденсатора. Мы использовали конденсатор с низким ESR с номиналом 105 градусов от Wurth Electronics , и ожидаемая пульсация выходного напряжения, кажется, ниже.

Схемы защиты: Существуют различные схемы защиты, которые можно использовать в SMPS для безопасной и надежной работы.Схема защиты защищает SMPS, а также соответствующую нагрузку. В зависимости от типа, цепь защиты может быть подключена через вход или выход. Для этого SMPS будет использоваться защита от перенапряжения с максимальным рабочим входным напряжением 275 В переменного тока. Кроме того, для решения проблем с электромагнитными помехами для устранения сгенерированных электромагнитных помех будет использоваться фильтр синфазного режима . На стороне выхода мы будем включать защиты от короткого замыкания , защиты от перенапряжения и защиты от перегрузки по току .

Выбор микросхемы драйвера SMPS

Для каждой цепи SMPS требуется ИС управления питанием, также известная как коммутационная ИС или ИС SMPS или более сухая ИС. Давайте подведем итоги проектирования, чтобы выбрать идеальную ИС управления питанием, которая будет подходить для нашего дизайна. Наши требования к дизайну

  1. 12 Вт мощности. 12В 1А при полной нагрузке.
  2. Рейтинг по европейскому стандарту. 85-265 В переменного тока при 50 Гц
  3. Защита от перенапряжения на входе. Максимальное входное напряжение 275 В переменного тока.
  4. Защита от короткого замыкания на выходе, перенапряжения и перегрузки по току.
  5. Операции с постоянным напряжением.

Из вышеперечисленных требований можно выбирать из широкого спектра микросхем, но для этого проекта мы выбрали драйвер питания VIPer22A от STMicroelectronics. Это очень недорогая ИС драйвера питания от STMicroelectronics.

Power Rating of VIPer22A IC

На приведенном выше изображении показана типичная номинальная мощность VIPer22A IC . Тем не менее, нет никакого специального раздела для спецификации выходной мощности открытого типа или адаптера.Мы сделаем SMPS в открытой рамке и для европейского рейтинга входа. В таком сегменте VIPer22A может обеспечить мощность 20 Вт. Мы будем использовать его для выхода 12 Вт. Распиновка VIPer22A IC приведена на рисунке ниже.

VIPer22A IC Pinout

Проектирование схемы питания VIPer22A

Лучший способ построить схему - использовать программное обеспечение Power Supply Design. Вы можете загрузить версию программного обеспечения VIPer Design 2.24 для использования VIPer22A, последняя версия этого программного обеспечения больше не поддерживает VIPer22A.Это отличное программное обеспечение для проектирования источников питания от STMicroelectronics. Предоставляя информацию о требованиях к конструкции, можно создать полную схему цепи питания. Схема VIPer22A для этого проекта, созданная программным обеспечением, показана ниже

.

Circuit Diagram of 12V 1A Power Supply Circuit Design using VIPer22A

Прежде чем перейти непосредственно к созданию прототипа, давайте рассмотрим схему работы. Схема имеет следующие разделы -

  1. Защита от перенапряжения на входе и SMPS
  2. Входной фильтр
  3. AC-DC преобразование
  4. Схема драйвера или схема переключения
  5. Схема зажима.
  6. Магнитика и гальваническая развязка.
  7. EMI фильтр
  8. Вторичный выпрямитель
  9. Секция фильтра
  10. Раздел обратной связи.

Защита от перенапряжения на входе и SMPS.

Этот раздел состоит из двух компонентов, F1 и RV1. F1 - плавкий плавкий предохранитель на 1 В 250 В переменного тока, а RV1 - MOV на 7 мм 275 В (, оксид металла варистор ). Во время перенапряжения высокого напряжения (более 275 В переменного тока) MOV замерзает и перегорает входной предохранитель.Тем не менее, благодаря функции замедленного срабатывания, предохранитель выдерживает пусковой ток через SMPS.

Входной фильтр

Конденсатор C3 представляет собой конденсатор сетевого фильтра 250 В переменного тока. Это конденсатор X-типа, похожий на тот, который мы использовали в нашей схеме без источника питания трансформатора.

AC-DC преобразование.

Преобразование переменного тока в постоянный выполняется с использованием полнопоточного выпрямительного диода DB107. Это выпрямительный диод с номиналом 1000 В и током 1 А.Фильтрация осуществляется с использованием конденсатора 22 мкФ 400 В. Однако во время этого прототипа мы использовали очень большое значение конденсатора. Вместо 22 мкФ мы использовали конденсатор 82 мкФ из-за наличия конденсатора. Конденсатор такого высокого значения не требуется для работы схемы. 22 мкФ 400 В достаточно для номинальной мощности 12 Вт.

Схема привода или схема переключения.

VIPer22A требует питания от обмотки смещения трансформатора.После получения напряжения смещения VIPer начинает переключаться через трансформатор, используя встроенный высоковольтный Mosfet . D3 используется для преобразования выхода смещения переменного тока в постоянный ток, а резистор R1, 10 Ом используется для управления пусковым током . Конденсатор фильтра 4,7 мкФ 50 В для сглаживания пульсации постоянного тока.

Схема зажима

Трансформатор действует как огромный индуктор через силовой драйвер IC VIPer22. Следовательно, во время цикла выключения трансформатор создает пиков высокого напряжения из-за индуктивности рассеяния трансформатора.Эти высокочастотные всплески напряжения вредны для ИС драйвера питания и могут вызвать сбой в цепи переключения. Таким образом, это должно быть подавлено диодным зажимом через трансформатор. D1 и D2 используются для цепи зажима. D1 - это TVS-диод , а D2 - сверхбыстрый восстановительный диод . D1 используется для ограничения напряжения, тогда как D2 используется в качестве блокирующего диода. Согласно конструкции, целевое напряжение зажима (VCLAMP) составляет 200 В. Поэтому P6KE200A выбрано, а для проблем, связанных со сверхбыстрой блокировкой, UF4007 выбрано как D2.

Магнитика и гальваническая развязка.

Трансформатор представляет собой ферромагнитный трансформатор , который не только преобразует переменный ток высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения, но и обеспечивает гальваническую развязку. Имеет три порядка намотки. Первичная, вспомогательная или смещающая обмотка и вторичная обмотка.

EMI фильтр.

EMI фильтрация осуществляется конденсатором C4. Это повышает помехоустойчивость схемы, чтобы уменьшить высокие электромагнитные помехи.Это конденсатор Y-класса с номинальным напряжением 2 кВ.

Вторичный выпрямитель и демпфирующая цепь.

Выход с трансформатора выпрямляется и преобразуется в постоянный ток с использованием D6, выпрямительного диода Шоттки. Поскольку выходной ток составляет 2А, для этой цели выбран диод 3А 60В. SB360 - это диод Шоттки с номиналом 3 А, 60 В.

Секция фильтра.

C6 - конденсатор фильтра. Это конденсатор с низким ESR для лучшего подавления пульсаций.Кроме того, используется постфильтр LC, где L2 и C7 обеспечивают лучшее подавление пульсаций на выходе.

Раздел обратной связи.

Выходное напряжение измеряется U3 TL431 и R6 и R7. После определения линии U2 оптрон управляется и гальванически развязывает вторичную чувствительную часть обратной связи с контроллером первичной стороны. PC817 - это оптопара. Он имеет две стороны, транзистор и светодиод внутри.Управляя светодиодом, транзистор управляется. Поскольку связь осуществляется оптически, она не имеет прямого электрического соединения, поэтому также удовлетворяет гальванической развязке в цепи обратной связи.

Теперь, так как светодиод непосредственно управляет транзистором, обеспечивая достаточное смещение на светодиоде оптопары, можно управлять транзистором оптопары , более конкретно схемой возбуждения. Эта система управления используется TL431. Шунтирующий регулятор.Поскольку шунтирующий регулятор имеет резисторный делитель через опорный вывод, он может управлять светодиодом оптопары, который подключен к нему. Контактная обратная связь имеет опорное напряжение 2.5V . Следовательно, TL431 может быть активен, только если напряжение на делителе достаточно. В нашем случае делитель напряжения установлен на значение 5 В. Поэтому, когда выход достигает 5 В, TL431 получает 2,5 В через опорный вывод и, таким образом, активирует светодиод оптопары, который управляет транзистором оптопары и косвенно контролирует TNY268PN.Если напряжение на выходе недостаточно, цикл переключения немедленно приостанавливается.

Сначала TNY268PN активирует первый цикл переключения, а затем определяет его вывод EN. Если все в порядке, он продолжит переключение, если нет, через некоторое время попробует еще раз. Этот цикл продолжается до тех пор, пока все не станет нормальным, что предотвратит проблемы с коротким замыканием или перенапряжением. Вот почему она называется с топологией обратного хода , поскольку выходное напряжение возвращается в драйвер для определения связанных операций.Кроме того, пробный цикл называется режимом сбоя режима сбоя.

Строительство коммутационного трансформатора для цепи VIPER22ASMPS

Давайте посмотрим на сгенерированную схему построения трансформатора. Эта схема получена из программного обеспечения для проектирования блока питания, которое мы обсуждали ранее.

Construction of Switching Transformer for VIPER22ASMPS Circuit

Ядро E25 / 13/7 с воздушным зазором 0,36 мм . Первичная индуктивность составляет 1 мГн .Для постройки этого трансформатора необходимы следующие вещи. Если вы новичок в конструкции трансформатора , пожалуйста, прочитайте статью о том, как построить свой собственный трансформатор SMPS.

  1. Полиэстерная лента
  2. E25 / 13/7 Пары сердечника с воздушным зазором 0,36 мм.
  3. 30 AWG медный провод
  4. медный провод 43 AWG (Мы использовали 36 AWG из-за недоступности)
  5. 23 AWG (мы использовали 36 AWG для этого)
  6. горизонтальная или вертикальная шпулька (мы использовали горизонтальную шпульку)
  7. Ручка для удержания шпульки во время намотки.

Шаг 1: Удерживая сердечник с помощью ручки, запустите медный провод 30 AWG от контакта 3 катушки и продолжайте 133 оборота по часовой стрелке до контакта 1. Нанесите 3 слоя полиэфирной ленты.

Construction of Switching Transformer for 12V 1A Power Supply Circuit

Construction of Switching Transformer for 12V 1A Power Supply Circuit

Шаг 2: Запустите обмотку смещения, используя 43 AWG медный провод от вывода 4, и продолжайте до 31 витка и завершите намотку на выводе 5. Нанесите 3 слоя полиэфирной ленты.

Construction of Switching Transformer for 12V 1A Power Supply Circuit

Запустите обмотку смещения, используя медный провод 43 AWG от контакта 4, и продолжайте до 31 витка и завершите обмотку на контакте 5.Нанесите 3 слоя полиэфирной ленты.

Шаг 3: Запустите вторичную обмотку со штыря 10 и продолжайте по часовой стрелке 21 виток. Нанесите 4 слоя полиэфирной ленты.

Construction of Switching Transformer for 12V 1A Power Supply Circuit

Шаг 4: Закрепите зазубренный сердечник обмоткой скотчем рядом. Это уменьшит вибрацию при передаче потока высокой плотности.

Construction of Switching Transformer for 12V 1A Power Supply Circuit

Как только сборка завершена, трансформатор испытывается с помощью измерителя LCR для измерения значения индуктивности катушек.Измеритель показывает 913 мГн, что близко к первичной индуктивности 1 мГн.

Construction of Switching Transformer for 12V 1A Power Supply Circuit

Построение цепи VIPer22A SMPS:

После проверки номинального трансформатора мы можем приступить к пайке всех компонентов на плате Vero, как показано на принципиальной схеме. Моя плата, когда пайка была сделана, выглядела так ниже

Building 12V 1A Power Supply Circuit

12V 1A Power Supply Circuit Design using VIPer22A

Тестирование цепи VIPer22A для 12 В 1A SMPS:

Для проверки схемы я подключил входную сторону к источнику питания через VARIAC для управления входным напряжением переменного тока.На рисунке ниже показано выходное напряжение при 225 В переменного тока.

12V 1A Power Supply Circuit Design using VIPer22A

Как видно на выходной стороне, мы получаем 12,12 В, что близко к желаемому выходному напряжению 12 В. Полная работа показана в видео , прикрепленном внизу этой страницы. Надеюсь, вы поняли этот урок и узнали , как создавать собственные схемы SMPS с помощью преобразователя ручной работы. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о