Простой ибп своими руками схема: Простой импульсный блок питания на 15 Вт

Содержание

ПРОСТОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

ПРОСТОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

      В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.
      Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов. Можно изготовить и более мощные электронные трансформаторы, например на IR2153, а можно КУПИТЬ ГОТОВЫЙ и переделать под свои напряжения.

      В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

      В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.

      Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП), причем довольно компактный. Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного блока питания, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

      В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных энергосберегающих ламп, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы балласта энергосберегающей лампы от импульсного блока питания

      Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.


Схема энергосберегающей лампы

      А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе балласта люминисцентной лампы с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

      Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

      Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.


Законченная схема импульсного блока питания

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

      Мощность импульсного блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

      Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.


БП с вторичной обмоткой прямо на каркас уже имеющегося дросселя

      В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.


БП с дополнительным импульсным трансформатором

      Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

      В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

      Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания

      Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. Проверено на практике.

      Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения

      Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

      Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе блока питания, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

      Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью 20 Ватт


Блок питания мощностью 20 Ватт

      Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

      На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

      Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

      Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

      Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

      Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

      Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.

      Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60°C, а транзисторов – 42°C. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.


На картинке действующая модель БП

            Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт.
            Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц.
            Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц
            Температура трансформатора – 60?С
            Температура транзисторов – 42?С

Блок питания мощностью 100 Ватт

      Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.


Блок питания мощностью 100 Ватт

      Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.

      Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

      Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз большие предельно-допустимые токи. Купить отдельно MJE13007 можно ЗДЕСЬ.

      Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

      Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

      Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

      Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!


Действующий стоваттный импульсный блок питания

      Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.
      Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
      Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
      Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
      Температура транзисторов – 75?C.
      Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см?.
      Температура дросселя TV1 – 45?C.
      TV2 – 2000НМ (O28 х O16 х 9мм)

Выпрямитель

      Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

      Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

      1. Мостовая схема.
      2. Схема с нулевой точкой.

      Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

      Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.

      Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

            Пример.
      Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.

      100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

      Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.

      100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

      Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности.

      В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

      Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.

      При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

      На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

      Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

      Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

      Будьте осторожны, берегитесь ожога!
Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!
То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.

Как наладить импульсный блок питания?

      Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.

      Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.

      Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.

      Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.

      Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65?С, то нужно уменьшить мощность нагрузки.

      Не рекомендуется доводить температуру трансформатора выше 60… 65?С, а транзисторов выше 80… 85?С.

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП маломощный импульсный блок питания из подручных материалов своими руками

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?


Схема импульсного блока питания

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.

VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.

L0, C0 – фильтр питания.

R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.

      Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.

R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.

R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.

R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.

R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.

VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.

TV1 – трансформатор обратной связи.

L5 – балластный дроссель.

C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.

TV2 – импульсный трансформатор.

VD14, VD15 – импульсные диоды.

C9, C10 – конденсаторы фильтра.

По материалам сайта http://www.ruqrz.com/

     

      Для большей наглядности приведено несколько принципиальных схем ламп популярных производителей:

 

РЕМОНТ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП

 

ОПИСАНИЕ И СХЕМА БОЛЕЕ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

 


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Импульсные блоки питания своими руками

Если нет желания устанавливать громоздкий трансформатор или создавать намотку, можно своими руками собрать блок питания импульсного типа, который требует трансформатора всего с несколькими витками.

При этом, потребуется небольшое количество деталей, а работу можно выполнить за 1 час. В данном случае, основой для блока питания используется микросхема IR2151.

Для работы понадобятся следующие материалы и детали:

  1. PTC термистор любого типа.
  2. Пара конденсаторов, которые выбираются с расчетом 1мкф. на 1 Вт. При создании конструкции подбираем конденсаторы так, чтобы они вытянули 220 Вт.
  3. Диодная сборка типа «вертикалка».
  4. Драйвера типа IR2152, IR2153, IR2153D.
  5. Полевые транзисторы типа IRF740, IRF840. Можно выбрать и другие, если у них хороший показатель сопротивления.
  6. Трансформатор можно взять из старых компьютерных системных блоков.
  7. Диоды, устанавливаемые на выходе, рекомендуется брать из семейства HER.

Кроме этого, понадобятся следующие инструменты:

  1. Паяльник и расходные материалы.
  2. Отвертка и плоскогубцы.
  3. Пинцет.

Также, не стоит забывать и о необходимости хорошего освещения на месте работы.

Пошаговая инструкция

принципиальная схема

структурная схема

Сборка проводится согласно составленной схеме цепи. Микросхема была подобрана согласно особенностям цепи.

Сборка проводится следующим образом:

  1. На входе устанавливаем PTC термистор и диодные мосты.
  2. Затем, устанавливается пара конденсаторов.
  3. Драйвера необходимы для регулирования работы затворов полевых транзисторов. При наличии у драйверов индекс D в конце маркировки устанавливать диод  FR107 не нужно.
  4. Полевые транзисторы устанавливаются без закорачивания фланцев. При проведении крепления к радиатору, используют специальные изоляционные прокладки и шайбы.
  5. Трансформаторы устанавливаются с закороченными выводами.
  6. На выходе диоды.

Все элементы устанавливаются в отведенные места на плате и припаиваются с обратной стороны.

Проверка

Для того, чтобы правильно собрать блок питания, нужно внимательно отнестись к установке полярных элементов, а также следует быть осторожным при работе с сетевым напряжением. После отключения блока от источника питания, в цепи не должно оставаться опасного напряжения. При правильной сборке, последующая наладка не проводится.

Проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:

  1. Включаем в цепь, на выходе лампочка, к примеру,12 Вольт. При первом кратковременном пуске, лампочка должна гореть. Кроме этого, следует обратить внимание на то, что все элементы не должны нагреваться. Если что-то греется, значит, схема собрана неправильно.
  2. При втором пуске замеряем значение тока при помощи тестера. Даем проработать блоку достаточное количество времени для того, чтобы убедиться в отсутствии нагревающихся элементов.

Кроме этого, нелишним будет проверка всех элементов при помощи тестера на наличие высокого тока после выключения питания.

Рекомендации по сборке:

  1. Как ранее было отмечено, работа импульсного блока питания основана на обратной связи. Рассматриваемая схема не требует специальной организации обратной связи и различных фильтров по питанию.
  2. Особое внимание следует уделить выбору полевых транзисторов. В данном случае, рекомендуются полевые транзисторы IR, которые славятся устойчивостью к тепловому разрешению. Согласно данным производителя, они могут стабильно работать до 150 градусов Цельсия. Однако, в этой схеме они не сильно нагреваются, что можно назвать весьма важной особенностью.
  3. Если нагрев транзисторов происходит постоянно, следует устанавливать активное охлаждение. Как правило, оно представлено вентилятором.

Достоинства и недостатки

Импульсный преобразователь имеет следующие достоинства:

  1. Высокий показатель коэффициента стабилизации позволяет обеспечить условия питания, которые не будут вредить чувствительной электронике.
  2. Рассматриваемые конструкции обладают высоким показателем КПД. Современные варианты исполнения имеют этот показатель на уровне 98%. Это связано с тем, что потери снижены до минимума, о чем говорит малый нагрев блока.
  3. Большой диапазон входного напряжения – одно из качеств, из-за которого распространилась подобная конструкция. При этом, КПД не зависит от входных показателей тока. Именно невосприимчивость к показателю напряжения тока позволяет продлить срок службы электроники, так как в отечественной сети электроснабжения прыжки показателя напряжения частое явление.
  4. Частота входящего тока оказывает влияние на работу только входных элементов конструкции.
  5. Малые габариты и вес, также обуславливают популярность из-за распространения портативного и переносного оборудования. Ведь при использовании линейного блока вес и габариты увеличиваются в несколько раз.
  6. Организация дистанционного управления.
  7. Меньшая стоимость.

Есть и недостатки:

  1. Наличие импульсных помех.
  2. Необходимость включения в цепь компенсаторов коэффициента мощности.
  3. Сложность самостоятельного регулирования.
  4. Меньшая надежность из-за усложнения цепи.
  5. Тяжелые последствия при выходе одного или нескольких элементов цепи.

При самостоятельном создании подобной конструкции, следует учитывать то, что допущенные ошибки могут привести к выходу из строя электропотребителя. Поэтому нужно предусмотреть наличие защиты в системе.

Устройство и особенности работы

При рассмотрении особенностей работы импульсного блока, можно отметить следующие:

  1. Сначала происходит выпрямление входного напряжения.
  2. Выпрямленное напряжение в зависимости от предназначения и особенностей всей конструкции, перенаправляется в виде прямоугольного импульса высокой частоты и подается на установленный трансформатор или фильтр, работающий с низкими частотами.
  3. Трансформаторы имеют небольшие размеры и вес при использовании импульсного блока по причине того, что повышение частоты позволяет повысить эффективность их работы, а также уменьшить толщину сердечника. Кроме этого, при изготовлении сердечника может использоваться ферромагнитный материал. При низкой частоте, можно использовать только электротехническую сталь.
  4. Стабилизация напряжения происходит при помощи отрицательной обратной связи. Благодаря использованию данного метода, напряжение, подаваемое к потребителю, остается неизменным, несмотря на колебание входящего напряжения, и создаваемой нагрузки.

Обратная связь может быть организована следующим образом:

  1. При гальванической развязке, используется оптрон или выход обмотки трансформатора.
  2. Если не нужно создавать развязку, используется резисторный делитель напряжения.

Подобными способами выдерживается выходное напряжение с нужными параметрами.

Стандартные блоки импульсного питания, который может использоваться, к примеру, для регулирования выходного напряжения при питании светодиодной лампы, состоит из следующих элементов:

  1. Часть входная, высоковольтная. Она, как правило, представлена генератором импульсов. Ширина импульса – основной показатель, оказывающий влияние на выходной ток: чем шире показатель, тем больше напряжение, и наоборот. Импульсный трансформатор стоит на разделе входной и выходной части, проводит выделение импульса.
  2. На выходной части стоит PTC термистор. Он изготавливается из полупроводника, имеет положительный показатель коэффициента температуры. Данная особенность означает, что при повышении температуры элемента выше определенного значения, значительно поднимается показатель сопротивления. Используется в качестве защитного механизма ключа.
  3. Низковольтная часть. С низковольтной обмотки проводится снятие импульса, выпрямление происходит при помощи диода, а конденсатор выступает в качестве фильтрующего элемента. Диодная сборка может провести выпрямление тока до значения 10А. Следует учитывать, что конденсаторы могут быть рассчитаны на различную нагрузку. Конденсатор проводит снятие оставшихся пиков импульса.
  4. Драйвера проводят гашение возникающего сопротивления в цепи питания. Драйвера во время работы проводят поочередное открытие затворов установленных транзисторов. Работа происходит с определенной частотой
  5. Полевые транзисторы выбирают с учетом показателей сопротивления и максимального напряжения при открытом состоянии. При минимальном значении, сопротивления значительно повышается КПД и уменьшается нагрев во время работы.
  6. Трансформатор типовой для понижения.

С учетом выбранной схемы, можно приступать к созданию блока питания рассматриваемого типа.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Простейший импульсный блок питания своими руками схема

Всем привет! После сборки усилителя на ТДА7294, сделал еще и инвертор, чтобы можно было питать от 12 В, то есть автомобильный вариант. После того как все сделал в плане УНЧ, был поставлен вопрос: чем теперь его питать? Даже для тех же тестов, или чтобы просто послушать? Думал обойдется все АТХ БП, но при попытке «навалить», БП надежно уходит в защиту, а переделывать как-то не очень хочется. И тут осенила мысль сделать свой, без всяких «прибамбасов» БП (кроме защиты разумеется). Начал с поиска схем, присматривался к относительно не сложным для меня схем. В итоге остановился на этой:

Схема ИБП для УМЗЧ

Нагрузку держит отлично, но замена некоторых деталей на более мощные позволит выжать из неё 400 Вт и более. Микросхема IR2153 – самотактируемый драйвер, который разрабатывался специально для работы в балластах энергосберегающих ламп. Она имеет очень малое потребление тока и может питаться через ограничительный резистор.

Сборка устройства

Начнем с травления платы (травление, зачистка, сверление). Архив с ПП скачайте тут.

Сначала прикупил некоторые отсутствующие детали (транзисторы, ирка, и мощные резисторы).

Кстати, сетевой фильтр полностью снял с БП от проигрывателя дисков:

Далее внимательно распаиваем детали на плате согласно схеме и ПП.

Теперь самое интересное в ИИП – трансформатор, хотя ничего сложного тут нету, просто надо понять, как его правильно мотать, и всего то. Для начала нужно знать, чего и сколько наматывать, для этого есть множество программ, однако самая распространённая и пользующаяся популярностью у радиолюбителей это – ExcellentIT. В ней мы и будем рассчитывать наш трансформатор.

Как видим, получилось у нас 49 витков первичная обмотка, и две обмотки по 6 витков (вторичная). Будем мотать!

Изготовление трансформатора

Так как у нас кольцо, скорее всего грани его будут под углом 90 градусов, и если провод мотать прямо на кольцо, возможно повреждение лаковой изоляции, и как следствие межвитковое КЗ и тому подобное. Дабы исключить этот момент, грани можно аккуратно спилить напильником, или же обмотать Х/Б изолентой. После этого можно мотать первичку.

После того как намотали, еще раз заматываем изолентой кольцо с первичной обмоткой.

Затем сверху мотаем вторичную обмотку, правда тут чуть сложней.

Как видно в программе, вторичная обмотка имеет 6+6 витков, и 6 жил. То есть, нам нужно намотать две обмотки по 6 витков 6 жилами провода 0,63 (можно выбрать, предварительно написав в поле с желаемым диаметром провода). Или еще проще, нужно намотать 1 обмотку, 6 витков 6 жилами, а потом еще раз такую же. Что бы сделать этот процесс проще, можно, и даже нужно мотать в две шины (шина-6 жил одной обмотки), так мы избегаем перекоса по напряжению (хотя он может быть, но маленький, и часто не критичный).

По желанию, вторичную обмотку можно изолировать, но не обязательно. Теперь после этого припаиваем трансформатор первичной обмоткой к плате, вторичную к выпрямителю, а выпрямитель у меня использован однополярный со средней точкой.

Расход меди конечно больше, но меньше потерей (соответственно меньше нагрева), и можно использовать всего одну диодную сборку с БП АТХ отслуживший свой срок, или просто нерабочий. Первое включение обязательно проводим с включённой в разрыв питания от сети лампочкой, в моем случае просто вытащил предохранитель, и в его гнездо отлично вставляется вилка от лампы.

Если лампа вспыхнула и погасла, это нормально, так как зарядился сетевой конденсатор, но у меня данного явления не было, либо из-за термистора, или из-за того, что я временно поставил конденсатор всего на 82 мкФ, а может все месте обеспечивает плавный пуск. В итоге если никаких неполадок нету, можно включать в сеть ИИП. У меня при нагрузке 5-10 А, ниже 12 В не просаживалось, то что нужно для питания авто усилителей!

Примечания и советы

  1. Если мощность всего около 200 Вт, то резистор, задающий порог защиты R10, должен быть 0,33 Ом 5 Вт. Если он будет в обрыве, или сгорит, сгорят все транзисторы, а также микросхема.
  2. Сетевой конденсатор выбирается из расчета: 1-1,5 мкФ на 1 Вт мощности блока.
  3. В данной схеме частота преобразования примерно 63 кГц, и в ходе эксплуатации, наверное, лучше для кольца марки 2000НМ, частоту уменьшить до 40-50 кГц, так как предельная частота, на которой кольцо работает без нагрева – 70-75 кГц. Не стоит гнаться за большой частотой, для данной схемы, и кольца марки 2000НМ, будет оптимально 40-50 кГц. Слишком большая частота приведет к коммутационным потерям на транзисторах и значительных потерях на трансформаторе, что вызовет его значительный нагрев.
  4. Если у вас на холостом ходу при правильной сборке греется трансформатор и ключи, попробуйте снизить емкость конденсатора снаббера С10 с 1 нФ до 100-220 пкФ. Ключи нужно изолировать от радиатора. Вместо R1 можно использовать термистор с БП АТХ.

Вот конечные фото проекта блока питания:

Всем удачи! Специально для Радиосхем – с вами был Alex Sky.

Обсудить статью МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СЕТЕВОЙ ДВУХПОЛЯРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

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 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-0,25 220/12

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.

Рисунок 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.

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 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 БП
  • внешние блоки питания;
  • электронный балласт для осветительных приборов;
  • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.

Импульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

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

Принципиальная 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.

Если нет желания устанавливать громоздкий трансформатор или создавать намотку, можно своими руками собрать блок питания импульсного типа, который требует трансформатора всего с несколькими витками.

При этом, потребуется небольшое количество деталей, а работу можно выполнить за 1 час. В данном случае, основой для блока питания используется микросхема IR2151.

Для работы понадобятся следующие материалы и детали:

  1. PTC термистор любого типа.
  2. Пара конденсаторов, которые выбираются с расчетом 1мкф. на 1 Вт. При создании конструкции подбираем конденсаторы так, чтобы они вытянули 220 Вт.
  3. Диодная сборка типа «вертикалка».
  4. Драйвера типа IR2152, IR2153, IR2153D.
  5. Полевые транзисторы типа IRF740, IRF840. Можно выбрать и другие, если у них хороший показатель сопротивления.
  6. Трансформатор можно взять из старых компьютерных системных блоков.
  7. Диоды, устанавливаемые на выходе, рекомендуется брать из семейства HER.

Кроме этого, понадобятся следующие инструменты:

  1. Паяльник и расходные материалы.
  2. Отвертка и плоскогубцы.
  3. Пинцет.

Также, не стоит забывать и о необходимости хорошего освещения на месте работы.

Пошаговая инструкция

Сборка проводится согласно составленной схеме цепи. Микросхема была подобрана согласно особенностям цепи.

Сборка проводится следующим образом:

  1. На входе устанавливаем PTC термистор и диодные мосты.
  2. Затем, устанавливается пара конденсаторов.
  3. Драйвера необходимы для регулирования работы затворов полевых транзисторов. При наличии у драйверов индекс D в конце маркировки устанавливать диод FR107 не нужно.
  4. Полевые транзисторы устанавливаются без закорачивания фланцев. При проведении крепления к радиатору, используют специальные изоляционные прокладки и шайбы.
  5. Трансформаторы устанавливаются с закороченными выводами.
  6. На выходе диоды.

Проверка

Для того, чтобы правильно собрать блок питания, нужно внимательно отнестись к установке полярных элементов, а также следует быть осторожным при работе с сетевым напряжением. После отключения блока от источника питания, в цепи не должно оставаться опасного напряжения. При правильной сборке, последующая наладка не проводится.

Проверить правильность работы блока питания можно следующим образом:

  1. Включаем в цепь, на выходе лампочка, к примеру,12 Вольт. При первом кратковременном пуске, лампочка должна гореть. Кроме этого, следует обратить внимание на то, что все элементы не должны нагреваться. Если что-то греется, значит, схема собрана неправильно.
  2. При втором пуске замеряем значение тока при помощи тестера. Даем проработать блоку достаточное количество времени для того, чтобы убедиться в отсутствии нагревающихся элементов.

Кроме этого, нелишним будет проверка всех элементов при помощи тестера на наличие высокого тока после выключения питания.

Рекомендации по сборке:

  1. Как ранее было отмечено, работа импульсного блока питания основана на обратной связи. Рассматриваемая схема не требует специальной организации обратной связи и различных фильтров по питанию.
  2. Особое внимание следует уделить выбору полевых транзисторов. В данном случае, рекомендуются полевые транзисторы IR, которые славятся устойчивостью к тепловому разрешению. Согласно данным производителя, они могут стабильно работать до 150 градусов Цельсия. Однако, в этой схеме они не сильно нагреваются, что можно назвать весьма важной особенностью.
  3. Если нагрев транзисторов происходит постоянно, следует устанавливать активное охлаждение. Как правило, оно представлено вентилятором.

Достоинства и недостатки

Импульсный преобразователь имеет следующие достоинства:

  1. Высокий показатель коэффициента стабилизации позволяет обеспечить условия питания, которые не будут вредить чувствительной электронике.
  2. Рассматриваемые конструкции обладают высоким показателем КПД. Современные варианты исполнения имеют этот показатель на уровне 98%. Это связано с тем, что потери снижены до минимума, о чем говорит малый нагрев блока.
  3. Большой диапазон входного напряжения – одно из качеств, из-за которого распространилась подобная конструкция. При этом, КПД не зависит от входных показателей тока. Именно невосприимчивость к показателю напряжения тока позволяет продлить срок службы электроники, так как в отечественной сети электроснабжения прыжки показателя напряжения частое явление.
  4. Частота входящего тока оказывает влияние на работу только входных элементов конструкции.
  5. Малые габариты и вес, также обуславливают популярность из-за распространения портативного и переносного оборудования. Ведь при использовании линейного блока вес и габариты увеличиваются в несколько раз.
  6. Организация дистанционного управления.
  7. Меньшая стоимость.

Есть и недостатки:

  1. Наличие импульсных помех.
  2. Необходимость включения в цепь компенсаторов коэффициента мощности.
  3. Сложность самостоятельного регулирования.
  4. Меньшая надежность из-за усложнения цепи.
  5. Тяжелые последствия при выходе одного или нескольких элементов цепи.

Устройство и особенности работы

При рассмотрении особенностей работы импульсного блока, можно отметить следующие:

  1. Сначала происходит выпрямление входного напряжения.
  2. Выпрямленное напряжение в зависимости от предназначения и особенностей всей конструкции, перенаправляется в виде прямоугольного импульса высокой частоты и подается на установленный трансформатор или фильтр, работающий с низкими частотами.
  3. Трансформаторы имеют небольшие размеры и вес при использовании импульсного блока по причине того, что повышение частоты позволяет повысить эффективность их работы, а также уменьшить толщину сердечника. Кроме этого, при изготовлении сердечника может использоваться ферромагнитный материал. При низкой частоте, можно использовать только электротехническую сталь.
  4. Стабилизация напряжения происходит при помощи отрицательной обратной связи. Благодаря использованию данного метода, напряжение, подаваемое к потребителю, остается неизменным, несмотря на колебание входящего напряжения, и создаваемой нагрузки.

Обратная связь может быть организована следующим образом:

  1. При гальванической развязке, используется оптрон или выход обмотки трансформатора.
  2. Если не нужно создавать развязку, используется резисторный делитель напряжения.

Подобными способами выдерживается выходное напряжение с нужными параметрами.

Стандартные блоки импульсного питания, который может использоваться, к примеру, для регулирования выходного напряжения при питании светодиодной лампы, состоит из следующих элементов:

  1. Часть входная, высоковольтная. Она, как правило, представлена генератором импульсов. Ширина импульса – основной показатель, оказывающий влияние на выходной ток: чем шире показатель, тем больше напряжение, и наоборот. Импульсный трансформатор стоит на разделе входной и выходной части, проводит выделение импульса.
  2. На выходной части стоит PTC термистор. Он изготавливается из полупроводника, имеет положительный показатель коэффициента температуры. Данная особенность означает, что при повышении температуры элемента выше определенного значения, значительно поднимается показатель сопротивления. Используется в качестве защитного механизма ключа.
  3. Низковольтная часть. С низковольтной обмотки проводится снятие импульса, выпрямление происходит при помощи диода, а конденсатор выступает в качестве фильтрующего элемента. Диодная сборка может провести выпрямление тока до значения 10А. Следует учитывать, что конденсаторы могут быть рассчитаны на различную нагрузку. Конденсатор проводит снятие оставшихся пиков импульса.
  4. Драйвера проводят гашение возникающего сопротивления в цепи питания. Драйвера во время работы проводят поочередное открытие затворов установленных транзисторов. Работа происходит с определенной частотой
  5. Полевые транзисторы выбирают с учетом показателей сопротивления и максимального напряжения при открытом состоянии. При минимальном значении, сопротивления значительно повышается КПД и уменьшается нагрев во время работы.
  6. Трансформатор типовой для понижения.

С учетом выбранной схемы, можно приступать к созданию блока питания рассматриваемого типа.

Мощный импульсный блок питания своими руками

В данной статье описан способ изготовления мощного сетевого БП для питания усилителя мощности низкой частоты. Блок питания — основная проблема, с которой приходится сталкиваться после сборки мощных усилителей. Мною было собрано огромное количество блоков питания и хочу поделиться конструкцией наиболее простого и стабильного сетевого ИБП.

Тип блока питания, как уже заметили — импульсный. Такое решение резким образом уменьшает вес и размеры конструкции, но работает не хуже обыкновенного сетевого трансформатора, к которому мы привыкли. Схема собрана на мощном драйвере IR2153. Если микросхема в DIP корпусе, то диод нужно ставить обязательно. На счет диода — обратите внимание, он не обычный, а ультрабыстрый, поскольку рабочая частота генератора составляет десятки килогерц и обычные выпрямительные диоды тут не подойдут.

В моем случае вся схема была собрана на «рассыпухе», поскольку собирал только для проверки работоспособности. Мной схема практически не настраивалась и сразу заработала как швейцарские часы.

Трансформатор — желательно взять готовый, от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой, я взял трансформатор с косичкой от блока питания АТХ 350 ватт). На выходе трансформатора можно использовать выпрямитель из диодов ШОТТКИ (тоже можно найти в компьютерных блоках питания), или любые быстрые и ультрабыстрые диоды с током 10 Ампер и более, также можно ставить наши КД213А.

Схему подключайте в сеть через лампу накаливания 220 Вольт 100 ватт, в моем случае все тесты делал инвертором 12-220 с защитой от КЗ и перегруза и только после точной настройки решился подключить в сеть 220 Вольт.

Как должна работать собранная схема?

  • Ключи холодные, без выходной нагрузки (у меня даже с выходной нагрузкой 50 ватт ключи оставались ледяными) .
  • Микросхема не должна перегреваться в ходе работы.
  • На каждом конденсаторе должно быть напряжение порядка 150 Вольт, хотя номинал этого напряжение может откланяться на 10-15 Вольт.
  • Схема должна работать бесшумно.
  • Резистор питания микросхемы (47к) должен чуть перегреваться во время работы, возможен также ничтожный перегрев резистора снаббера (100 Ом).

Основные проблемы, которые возникают после сборки

Проблема 1. Собрали схему, при подключении контрольная лампочка, которая подключена на выход трансформатора мигает, а сама схема издает непонятные звуки.

Решение. Скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы, попробуйте снизить сопротивление резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40 и так (с шагом 2-3кОм ) до тех пор, пока схема не заработает нормально.

Проблема 2. Собрали схему, при подаче питания ничего не греется и не взрывается, но напряжение и ток на выходе трансформатора мизерные (почти ровны нулю)

Решение. Замените конденсатор 400Вольт 1мкФ на дроссель 2мГн.

Проблема 3. Один из электролитов сильно греется.

Решение. Скорее всего он нерабочий, замените на новый и заодно проверьте диодный выпрямитель, может именно из-за нерабочего выпрямителя на конденсатор поступает переменка.

Импульсный блок питания на ir2153 можно использовать для питания мощных, высококачественных усилителей, или же использовать в качестве зарядного устройства для мощных свинцовых аккумуляторов, можно и в качестве блока питания — все на ваше усмотрение.

Мощность блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно будет использовать трансформатор от АТХ на 450 ватт и заменить электролитические конденсаторы на 470мкФ — и все!

В целом, импульсный блок питания своими руками можно собрать всего за 10-12 $ и то если брать все компоненты из радиомагазина, но у каждого радиолюбителя найдется больше половины радиодеталей, использованных в схеме.

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

   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.

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

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

   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

   Форум по обсуждению материала МОЩНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА 12В


ДАТЧИКИ ПРИБЛИЖЕНИЯ

Изучим разные типы датчиков приближения и объекты, которые они могут обнаруживать.



СТАНДАРТЫ РАДИОСВЯЗИ

Обсудим действующие стандарты радиосвязи, узнаем чем они отличаются, и когда использовать какие из них.


Простой импульсный блок питания на IR2153 своими руками

Простой импульсный блок питания на IR2153 своими руками

Импульсный источник питания на IR2153 с отдельной платой управления. Включение трансформатора полумост.

Понадобилось сделать печку для инкубатора от 12В. Решил БП собрать сам. Выбор пал на IR2153, так как стабилизация была не нужна. Перечитал много статей по этому БП, плавный старт на реле решил не делать, так как тестировал без реле и даже при КЗ ничего и так не сгорело.

Скачать схему и разводку в формате DipTrace.

Намотка трансформатора для ИБП.

Трансформатор намотал на колечке из неизвестной марки феррита диаметром 40 мм. Сначала обточил края. Затем обмотал термоскотчем.

Рассчитал в программке число витков для феррита марки 2000. Мотал проводом примерно 1 мм с втягивающего реле от авто. Измерив индуктивность показания примерно сошлись.

Вторичную обмотку мотал в 3 провода, рассчитывал на 200 Вт. Так же сделал еще одну обмотку на питание самой платы управления.

Схема силовой части ИБП на IR2153.


Тут все стандартно.

Начальное питание IR2153 берется сразу со входа. Это позволит запустить микросхему немного раньше, и уменьшить стартовый ток. То есть пока ток потечет через входной фильтр и будут заряжаться емкости на микросхему напряжение уже пойдет.

С15 будет зависеть от индуктивности рассеивания трансформатора + L1. Я путем подбора выяснил, что лучшие показатели для моего БП это 220 нФ.

C16, R7 - снаббер, я не ставил, т.к. нет осциллографа и наугад не вижу смысла ставить. И так работает.

R8 0.5 Ом, 5 Вт. Этот резистор для измерения тока, для защиты от перегрузки и КЗ.

R2, R3 - подтягивают гейты к земле во избежании открытия если контакт плохой или плату не установили. В конечном девайсе я установил на 23 кОм.

C17 - Y конденсатор.

Вот такая вышла плата.

Схема платы управления БП на IR2153.


Сразу после включения в сеть плата будет запитана через 1 и 6 вход J1. R1 5 Вт. Можно поставить на 18 кОм и более. В теории тока должно хватить для запуска. Я установил какой был, на 10 кОм.

На Q3, D1 собран линейный стабилизатор.  D1 на 12В. Этого напряжения достаточно для запуска микросхемы.

Когда с трансформатора пойдет ток через 7 ногу J1, напряжение будет ограниченно внутренним стабилитроном IR2153 до 15.6В. Расчетное напряжение обмотки 16В. Таким образом транзистор Q3 будет всегда закрыт и через R1 ток будет мизерный, через R6 на D1. R6 можно увеличить, я ставил более 100 кОм и работало. Тут зависит от характеристик стабилитрона, какой ток ему достаточен для работы.

D7, D8 я не ставил, это диоды Шоттки которые должны быстрей закрыть силовые ключи.

R10 для регулировки частоты. Я выставил смотря через логический анализатор частоту 40 кГц.

Я сделал два варианта, для DIP и SMD корпусов.

  

Защита от перегрузки и КЗ для БП на IR2153.

Схемы защиты от КЗ с прижатием питания к земле через светодиод показались странными. В ДШ на IR2153 сказано, что выключать тактирование нужно замыканием полевым транзистором 3 ноги на землю. Так и сделал.

Чем больше тока на R8 с силовой схемы, тем больше будет падение напряжение на данном резисторе. Допустим ток 2 А, резистор 0.5 Ом. Напряжение будет U = 2 * 0.5 = 1 В.

1 В прийдет на 5 ногу J1 платы управления. Чтобы открыть Q4, достаточно 0.6В на его базе. R12 выполняет роль делителя напряжения. С его помощью можно выставить при каком токе будет срабатывать защита.

Q4 откроет Q5 Который в свою очередь откроет Q1 и будет поддерживать открытым Q4. Таким образом Q4, Q5 образуют защелку, то есть даже если ток больше не превышает норму, БП будет отключен пока не будет обесточен.

Когда Q1 открыт, на 3 ноге IR2153 будет низкий уровень и микросхема не будет генерировать импульсы переключения силовых ключей.

Видео демонстрации работы защиты от КЗ:

При копировании материалов ссылка на https://terraideas.ru/ обязательна

Импульсный блок питания 24в 3а своими руками

Импульсные источники питания (ИИП) обычно являются достаточно сложными устройствами, из-за чего начинающие радиолюбители стремятся их избегать. Тем не менее, благодаря распространению специализированных интегральных ШИМ-контроллеров, есть возможность конструировать достаточно простые для понимания и повторения конструкции, обладающие высокими показателями мощности и КПД. Предлагаемый блок питания имеет пиковую мощность около 100 Вт и построен по топологии flyback (обратноходовой преобразователь), а управляющим элементом является микросхема CR6842S (совместимые по выводам аналоги: SG6842J, LD7552 и OB2269).

Внимание! В некоторых случаях для отладки схемы может понадобится осциллограф!

Технические характеристики

Размеры блока: 107х57х30 мм (размеры готового блока с Алиэкспресс, возможны отклонения).
Выходное напряжение: версии на 24 В (3-4 А) и на 12 В (6-8 А).
Мощность: 100 Вт.
Уровень пульсаций: не более 200 мВ.

На Али легко найти множество вариантов готовых блоков по этой схеме, например, по запросам вида "Artillery power supply 24V 3A", "Блок питания XK-2412-24", "Eyewink 24V switching power supply" и тому подобным. На радиолюбительских порталах данную модель уже окрестили "народной", ввиду простоты и надёжности. Схемотехнически варианты 12В и 24В различаются незначительно и имеют идентичную топологию.

Обратите внимание! В данной модели БП у китайцев весьма высок процент брака, поэтому при покупке готового изделия перед включением желательно тщательно проверять целостность и полярность всех элементов. В моём случае, например, диод VD2 имел неверную полряность, из-за чего уже после трёх включений блок сгорел и мне пришлось менять контроллер и ключевой транзистор.

Подробно методология проектирования ИИП вообще, и конкретно этой топологии в частности, тут рассматриваться не будет, ввиду слишком большого объёма информации — см. отдельные статьи.

Далее подробно разберём назначение элементов в схеме.


Импульсный блок питания мощностью 100Вт на контроллере CR6842S.

Назначение элементов входной цепи

Рассматривать схему блока будем слева-направо:

F1 Обычный плавкий предохранитель.
5D-9 Терморезистор, ограничивает бросок тока при включении блока питания в сеть. При комнатной температуре имеет небольшое сопротивление, ограничивающее броски тока, при протекании тока разогревается, что вызывает снижение сопротивления, поэтому в дальнейшем не влияет на работу устройства.
C1 Входной конденсатор, для подавления несимметричной помехи. Ёмкость допустимо немного увеличить, желательно чтобы он был помехоподавляющим конденсатором типа X2 или имел большой (10-20 раз) запас по рабочему напряжению. Для надёжного подавления помех должен иметь низкие ESR И ESL.
L1 Синфазный фильтр, для подавления симметричной помехи. Состоит из двух катушек индуктивности с одинаковым числом витков, намотанных на общем сердечнике и включенных синфазно.
KBP307 Выпрямительный диодный мост.
R5, R9 Цепочка, необходимая для запуска CR6842. Через неё осуществляется первичный заряд конденсатора C4 до 16.5В. Цепь должна обеспечивать ток запуска не менее 30 мкА (максимум, согласно даташиту) во всём диапазоне входных напряжений. Также, в процессе работы посредством этой цепочки осуществляется контроль входного напряжения и компенсация напряжения при котором закрывается ключ — увеличение тока, втекающего в третий пин, вызывает понижение порогового напряжения закрытия ключа.
R10 Времязадающий резистор для ШИМ. Увеличение номинала данного резистора уменьшит частоту переключения. Номинал должен лежать в пределах 16-36 кОм.
C2 Сглаживающий конденсатор.
R3, C7, VD2 Снабберная цепь, защищающая ключевой транзистор от обратных выбросов с первичной обмотки трансформатора. R3 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C3 Конденсатор, шунтирующий межобмоточную ёмкость. В идеале должен быть Y-типа, либо же должен иметь большой запас (15-20 раз) по рабочему напряжению. Служит для уменьшения помех. Номинал зависит от параметров трансформатора, делать слишком большим нежелательно.
R6, VD1, C4 Данная цепь, запитываясь от вспомогательной обмотки трансформатора образует цепь питания контроллера. Также данная цепь влияет на цикл работы ключа. Работает это следующим образом: для корректной работы напряжение на седьмом выводе контроллера должно находиться в пределах 12.5 — 16.5 В. Напряжение 16.5В на этом выводе является порогом, при котором происходит открытие ключевого транзистора и энергия начинает запасаться в сердечнике трансформатора (в это время микросхема питается от C4). При понижении ниже 12.5В микросхема отключается, таким образом конденсатор C4 должен обеспечивать питание контроллера пока из вспомогательной обмотки не поступает энергии, поэтому его номинала должно быть достаточно чтобы удерживать напряжение выше 12.5В пока ключ открыт. Нижний предел номинала C4 следует рассчитывать исходя из потребления контроллера около 5 мА. От времени заряда данного конденсатора до 16.5В зависит время закрытого ключа и определяется оно током, который может отдать вспомогательная обмотка, при этом ток ограничивается резистором R6. Кроме всего прочего, посредством данной цепи в контроллере предусмотрена защита от перенапряжения в случае выхода из строя цепей обратной связи — при превышении напряжения выше 25В контроллер отключится и не начнёт работать пока питание с седьмого пина не будет снято.
R13 Ограничивает ток заряда затвора ключевого транзистора, а также обеспечивает его плавное открытие.
VD3 Защита затвора транзистора.
R8 Подтяжка затвора к земле, выполняет несколько функций. Например, в случае отключения контроллера и повреждения внутренней подтяжки данный резистор обеспечит быстрый разряд затвора транзистора. Также, при корректной разводке платы обеспечит более короткий путь тока разряда затвора на землю, что должно положительно сказаться на помехозащищённости.
BT1 Ключевой транзистор. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R7, C6 Цепь служит для сглаживания колебаний напряжения на токоизмерительном резисторе.
R1 Токоизмерительный резистор. Когда напряжение на нём превышает 0.8В контроллер закрывает ключевой транзистор, таким образом регулируется время открытого ключа. Кроме того, как уже говорилось выше, напряжение при котором будет закрыт транзистор также зависит от входного напряжения.
C8 Фильтрующий конденсатор оптопары обратной связи. Допустимо немного увеличить номинал.
PC817 Опторазвязка цепи обратной связи. Если транзистор оптопары закроется это вызовет повышение напряжения на втором выводе контроллера. Если напряжение на втором выводе будет превышать 5.2В дольше 56 мс, это вызовет закрытие ключевого транзистора. Таким образом реализована защита от перегрузки и короткого замыкания.

В данной схеме 5-й вывод контроллера не используется. Однако, согласно даташиту на контроллер, на него можно повесить NTC-термистор, который обеспечит отключение контроллера в случае перегрева. Стабилизированный выходной ток данного вывода — 70 мкА. Напряжение срабатывания температурной защиты 1.05В (защита включится при достижении сопротивления 15 кОм). Рекомендуемый номинал термистора 26 кОм (при 27°C).

Параметры импульсного трансформатора

Поскольку импульсный трансформатор это один из самых сложных в проектировании элементов импульсного блока, расчёт трансформатора для каждой конкретной топологии блока требует отдельной статьи, поэтому подробного описания методологии тут не будет, тем не менее для повторения описываемой конструкции следует указать основные параметры используемого трансформатора.

Следует помнить, что одно из важнейших правил при проектировании — соответствие габаритной мощности трансформатора и выходной мощности блока питания, поэтому первым делом, в любом случае, выбирайте подходящие вашей задаче сердечники.

Чаще всего данная конструкция поставляется с трансформаторами, выполненными на сердечниках типа EE25 или EE16, либо аналогичных. Собрать достаточно информации по количеству витков в данной модели ИИП не удалось, поскольку в разных модификациях, несмотря на схожие схемы, используются различные сердечники.

Увеличение разницы в количестве витков ведёт к уменьшению потерь на переключение ключевого транзистора, но повышает требования к его нагрузочной способности по максимальному напряжению сток-исток (VDS).

Для примера, будем ориентироваться на стандартные сердечники типа EE25 и значение максимальной индукции Bmax = 300 мТ. В этом случае соотношение витков первой-второй-третьей обмотки будет равно 90:15:12.

Следует помнить, что указанное соотношение витков не является оптимальным и возможно потребуется корректировка соотношений по результатам испытаний.

Первичную обмотку следует наматывать проводником не тоньше 0.3мм в диаметре. Вторичную обмотку желательно выполнять сдвоенным проводом диаметром 1мм. Через вспомогательную третью обмотку течёт малый ток, поэтому провода диаметром 0.2мм будет вполне достаточно.

Описание элементов выходной цепи

Далее кратко рассмотрим выходную цепь источника питания. Она, в общем-то, совершенно стандартна, от сотен других отличается минимально. Интересна может быть лишь цепочка обратной связи на TL431, но её мы тут подробно рассматривать не будем, потому что про цепи обратной связи есть отдельная статья.

VD4 Сдвоенный выпрямительный диод. В идеале подбирать с запасом по напряжениютоку и с минимальным падением. Устанавливается на радиатор через изолирующую прокладку.
R2, C12 Снабберная цепь для облегчения режима работы диода. R2 желательно использовать мощностью не менее 1Вт.
C13, L2, C14 Выходной фильтр.
C20 Керамический конденсатор, шунтирующий выходной конденсатор C14 по ВЧ.
R17 Нагрузочный резистор, обеспечивающий нагрузку для холостого хода. Также через него разряжаются выходные конденсаторы в случае запуска и последующего отключения без нагрузки.
R16 Токоограничивающий резистор для светодиода.
C9, R20, R18, R19, TLE431, PC817 Цепь обратной связи на прецизионном источнике питания. Резисторы задают режим работы TLE431, а PC817 обеспечивает гальваническую развязку.

Что можно улучшить

Вышеописанная схема обычно поставляется в готовом виде, но, если собирать схему самому, ничто не мешает немного улучшить конструкцию. Модифицировать можно как входные, так и выходные цепи.

Если в ваших розетках земляной провод имеет соединение с качественной землёй (а не просто ни к чему не подключен, как это часто бывает), можно добавить два дополнительных Y-конденсатора, соединённых каждый со своим сетевым проводом и землёй, между L1 и входным конденсатором C1. Это обеспечит симметрирование потенциалов сетевых проводов относительно корпуса и лучшее подавление синфазной составляющей помехи. Вместе с входным конденсатором два дополнительных конденсатора образуют т.н. «защитный треугольник».

После L1 также стоит добавить ещё один конденсатор X-типа, с той же ёмкостью что у C1.

Для защиты от импульсных бросков напряжения большой амплитуды целесообразно параллельно входу подключать варистор (например 14D471K). Также, если у вас есть земля, для защиты в случае аварии на линии электроснабжения, при которой вместо фазы и нуля фаза попадаётся на оба провода, желательно составить защитный треугольник из таких же варисторов.


Защитный треугольник на варисторах.

При повышении напряжения выше рабочего, варистор снижает своё сопротивление и ток течёт через него. Однако, ввиду относительно низкого быстродействия варисторов, они не способны шунтировать скачки напряжения с быстро нарастающим фронтом, поэтому для дополнительной фильтрации быстрых скачков напряжения желательно параллельно входу подключать также двунаправленный TVS-супрессор (например, 1.5KE400CA).

Опять же, при наличии земляного провода, желательно добавить на выход блока ещё два Y-конденсатора небольшой ёмкости, включенных по схеме «защитного треугольника» параллельно с C14.

Для быстрой разрядки конденсаторов при отключении устройства параллельно входным цепям целесообразно добавить мегаомный резистор.

Каждый электролитический конденсатор желательно зашунтировать по ВЧ керамикой малой ёмкости, расположенной максимально близко к выводам конденсатора.

Ограничительный TVS-диод будет не лишним поставить также и на выход — для защиты нагрузки от возможных перенапряжений в случае проблем с блоком. Для 24В версии подойдёт, например 1.5KE24A.

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ 0.8-24В 50 ВАТТ

Устройство собрано модульно (в корпусе от картриджа HP размером 100х75х55):

  1. Основная плата со своим импульсным стабилизатором напряжения 5 вольт на MC34063 и схема измерения напряжения и тока на Atmega8 с индикацией на трехразрядных светодиодным индикаторах (ОК и ОА, в архиве обе прошивки VA_Atm8+_CC.hex и VA_Atm8+_CA.hex соответственно).
  2. Выпрямитель с импульсным регулируемым понижающим преобразователем на MP1584 (входное 28В и выходное 0.8..25В, с небольшой переделкой), возможно применение преобразователя на LM2576 готового модуля или самодельного, печатка в архиве (при этом диапазон напряжений для этого вольтметра будет 1.20..37.0В). Схема и плата такого варианта есть в архиве. При этом нужно учитывать, что у LM2576, LM2596 входное и выходное напряжение 40В и 37В, у LM2576HV 57В и 60В, а минимальное напряжение у всех перечисленных DC-DC 1,2В. В архиве есть все варианты прошивок для токов и напряжений, в зависимости от примененного DC-DC преобразователя и для всех вариантов индикаторов. Необходимо также подобрать входной делитель (R2), чтобы максимальные показания были почти в верхнем положении ползунка подстроечного резистора RV4.
  3. Импульсный блок питания для галогенных ламп 60 Ватт ZORN. Его придется немного модифицировать, как это сделать я расскажу позже. Возможно применение более мощного блока электронного трансформатора или обычного трансформатора, в последнем случае необходимо заменить высокочастотные диоды D1-D4 на обычный диодный мост.

В корпусе (крышке) прорезается окно под светодиодные индикаторы и колодка для подключения нагрузки, сбоку высверливается отверстие под регулятор напряжения. Вставляется плата индикации и измерения, закрепляется несколькими каплями термоклея. Плата изнутри прикрывается защитной пластинкой из электрокартона или пластика, вырезанного по размерам платы. На нее устанавливается плата выпрямителя с регулируемым преобразователем. Светодиодные индикаторы прикрываются прозрачным светофильтром. Сзади второй половинки картриджа (донышке) сверлится отверстие под сетевой шнур и дремелем вырезается прямоугольное окно под выключатель. Затем крепится плата электронного трансформатора несколькими каплями термоклея. Обе половинку картриджа скрепляются металлическими пластинами размером 6х25 с резьбовыми отверстиями под винтики с утопающей головкой М3х12.

Шунт для амперметра от китайского вольтметра BT830 или BT890. Напряжение, пропорциональное току усиливается операционным усилителем на LM358 и далее поступает на АЦП7 контроллера Atmega8. Измеряемое напряжение через делитель поступает на другой вход АЦП6. В обоих каналах предусмотрена подстройка с помощью многооборных резисторов выводимой информации (подстройка тока и напряжения). Для повышения точности измерения тока до единиц миллиампер и напряжения до милливольт, применен оверсемплинг с фильтрацией напряжения от случайных помех (всего 64 замера приблизительно через 1 миллисекунду, сортируются пузырьковым методом и суммируются 16 средних значений, а делятся только на четыре). Затем уже отфильтрованная с дополнительными двумя разрядами величина поступает на фильтр Кальмана. Такая двойная фильтрация позволяет измерять даже импульсное напряжение, при этом показания стабильны и не «прыгают». Вольтметр имеет два автоматических режима измерения 0,00. 9,99В и 10,0. 30,0В, амперметр имеет один режим измерения 0,00. 3,00А. Индикаторы работают в прерывании микроконтроллера TIMER0 и мерцания вообще не заметно. В момент каждого прерывания подсвечивается только один разряд и продолжает подсвечивать это знакоместо до следующего прерывания. Можно сделать, что будут подсвечиваться парно первый разряд первого и второго индикатора, затем второй LCD1 и LCD2 и т.д., но тогда нужно отказаться от двух пределов измерения вольтметра, так как запятые будут синхронны для обоих индикаторов. Программа с оптимизацией по скорости занимает в памяти микроконтроллера всего чуть более 28%. Возможно добавить звуковую или светодиодную сигнализацию при превышении мощности и тока. У контроллера остались свободные ноги, возможно измерять температуру внутри корпуса и при превышении определенного порога отключать DC-DC преобразователь.

Типовая схема электронного трансформатора

Переделка схемы занимает немного времени. Увеличиваем количество витков на вторичной обмотке трансформатора Т2. Можно простым продеванием провода ПЭД 0.8-1.2 около 40 витков. Включаем трансформатор с нагруженной лампой на 24В и замеряем напряжение, оно должно быть порядка 20 вольт или сматываем вторичку, считая витки, и наматываем новый провод (количество витков должно быть в два раза больше деленное на 1.2). На плате выпаиваются концы обмотки обратной связи и вместо нее устанавливается перемычка, прямо на плате. Затем на трансформаторе Т1 многожильным проводом делается 1 виток простым продеванием, затем не разрезая провод делаем 1-2 витка на Т2 и в разрыв концов впаиваем резистор 5-10 Ом 1 Вт. Затем подпаиваем электролитический конденсатор 47-100 мкФ на 400В к выходу диодного моста, где обозначены + и -. Желательно также транзисторы 13003 поменять на 13007, 13009. Можно на транзисторы закрепить небольшие пластинчатые изоляторы из алюминия на каждый транзистор или общий через изолирующие прокладки. Достоинством этого импульсного блока питания является то, что он не боится кратковременных коротких замыканий на выходе и малые размеры. На этом переделка электронного трансформатора закончена и можно переходить к следующему этапу.

Внешний вид, переделанного электронного трансформатора

Готовый импульсный понижающий преобразователь напряжения на MP1584

Схема регулятора напряжения на плате с готовым модулем на MP1584

Готовая плата с модулем на MP1584

Модуль подвергается небольшой переделке. Выпаивается подстроечный резистор и вместо его впаивается переменный резистор на 200 кОм. Если не предполагается изготавливать плату под этот модуль, можно поступить проще. Прямо на готовую плату с МР1584 к средним выводам Vin-, Vin+ и Vout-, Vout+ подпаять конденсаторы на 33-330 мкФ 50-68В.

Готовый импульсный преобразователь на LM2596

Здесь тоже нужна небольшая переделка. Выпаивается подстроечный резистор, на плате его уже нет (слева, внизу три контактные площадки) и вместо его впаивается переменный резистор того же номинала. Обычно 10 кОм.

Схема самодельного регулятора напряжения на LM2576

Печатная плата самодельного регулятора напряжения на LM2576

3D вид печатной платы регулятора на LM2576

(плата в этот раз не изготавливалась, в связи с отсутствием LM2576, в наличии только LM2575, но они слабее)

Контроллер прошивался самодельным программатором AVRISP.

Перед этим необходимо сделать самодельный переходник. Берем разъем ВН-10 вилку и подпаиваем проводки к VCC, GND, MISO, MOSI, SCK.

Устройство во время отладки и прошивки.

Припаяны провода от самодельного переходника ISP разъема.

Контроллер прошивается в среде CodeVisionAVR.

Фьюзы выставляются согласно рисунку. Возможно использовать WinAVR, выставив внутренний генератор 8 мГц. Остальное как есть.

Или в любой программе для прошивки (AVRDude), выставив фьюзы,

согласно этому рисунку.

Для наладки подключаем к выходу блока питания резистор, например 10 Ом 10 Ватт 1% и мультиметр в режиме измерения напряжения, предел 20В. Выставляем напряжение 1В и подстроечным резистором RV4 добиваемся показаний 1.00 В. Затем резистором RV3 устанавливаем показания 0.10А. Проверяем для других напряжений 5В — 0,5А, 10В — 1А. Такой калибровки для указателя напряжения и тока для блока питания достаточно. Далее проверять не следует, задымится резистор нагрузки. У меня подключен 5.6 Ом 5% 7Вт.

В ходе экспериментов, я заменил преобразователь на LM2576 преобразователем на МР1584, не посмотрев, что на нем не распаяны электролиты. Показания слегка стали подергиваться и я сразу схватился за усовершенствование программы. Сделал побольше временные задержки перед замерами и уменьшил коэффициент в фильтре Кальмана. При этом на изменения напряжения блока, показания реагировали лениво, несколько секунд, но замирали и стояли, как вкопанные и соответствовали показаниям мультиметра. Только после этого я догадался взглянуть осциллографом на выходе блока (параллельно нагрузке) и ужаснулся. На выходе была сплошная переменка. Электронный трансформатор лупил на 50 кГц и я видел удвоенную частоту в 100 кГц. После подпаивания сглаживающих конденсаторов, все встало на свои места и я вернул в программе прежние величины, откомпилировал и прошил заново. Все перечисленные выше модули я покупал на EBay да и остальные радиодетали тоже. Обычно заказываю десятками, для меня такого количества достаточно и выходит дешевле. Например, готовый модуль MP1585 обошелся мне около 4$ за десяток. LM2576 вообще копеечные, но лучше заказывать LM2596, т.к. у последних выше частота преобразования и потребуется дроссель меньшей индуктивности. SMD резисторы и конденсаторы нужно брать упаковками по 500-1000 штук разных номиналов.

Акопов Роберт UN7RX, arg777 (at) mail.ru
http://arcalc.do.am/

Импульсный блок питания рассчитан на выходное напряжение в пределах 20-28В, при максимальном долговременном токе нагрузки 10А без принудительного охлаждения и до 18А при использовании вентилятора. В качестве контроллера используется широко распространенная в промышленных устройствах микросхема UC 3825. Ее выбор был обусловлен, прежде всего, наличием. Ну, а раз она является (наряду с 3525) промышленным стандартом, то и не пришлось долго раздумывать.

Блок питания представляет собой типовой полумост с оптронной развязкой ОС по напряжению. Защита по току осуществляется с помощью трансформатора тока.

К особенностям можно отнести повышенные требования к монтажу и конструкции. Причин тут несколько. Во-первых, примененный контроллер имеет высокую граничную рабочую частоту, управляющие входы контроллера достаточно высокоимпедансные и чувствительны к наводкам. Это обязывает соблюдать некоторые правила монтажа такого контроллера и его обвязки. Во-вторых, специфика применения данного БП предъявляла жесткие требования по различным помехам, как радиочастотным, так и акустическим. Последнее наложило ограничение на разработку конструкции, в частности, на минимизацию габаритов и размещение некоторых компонентов. Часто используемое «компьютерное» расположение силовых элементов и радиаторов было исключено, как и применение комплектующих рассчитанными на эксплуатацию в основном, в режиме обдува, то есть, без заметного запаса по параметрам. Это касается прежде всего размеров сердечников трансформатора и дросселя L1.

Схему БП можно условно разделить на три части. Первая — это входные цепи питания, содержащие противопомеховый фильтр, варистор и узел ограничения броска тока заряда конденсатора фильтра питания, состоящий из резистора R 16 и простейшего реле времени на транзисторе VT 4. Вторая – узел контроллера, выделенный синим цветов. И третья, силовая, преобразовательная часть, с фильтром на выходе.

В зависимости от требований, используется также плата дополнительных фильтров, если в этом есть необходимость.

Рисунки печатных плат в формате lay можно скачать здесь.
На печатных платах детали не промаркированы, но учитывая несложность конструкции, определить их соответствие принципиальной схеме, несложно.
Схема собрана на двух печатных платах, основной и субплате контроллера. Так удалось решить проблему с чувствительностью этой микросхемы к различного рода наводкам. Обратите внимание, что субплата контроллера двусторонняя, на одной смонтированы SMD компоненты, а другая сторона в виде сплошной фольги, использована как общий провод и экран.
Конденсатор С6 установлен навесным монтажом, поверх С7.

Данные намоточных компонентов:

Трансформатор Tr1 намотан на сердечнике из феррита N67 размером 26х6х6 и содержит 3х16 витков провода ПЭЛШО 0.35.
Tr2 выполнен на таком же феррите, размер сердечника 42х10х20, первичная обмотка выполнена литцендратом из проводов 0.08 и суммарным диаметром скрутки 1мм, с общей шелковой изоляцией и содержит 17 витков.
Вторичная обмотка — 2х5 витков медной ленты толщиной 0.4 и шириной 12 мм.
Вспомогательная обмотка для питания контроллера содержит 2х3 витка провода ПЭЛШО 0.35

Дроссель L1 на кольце из спеченного мопермаллоя, проницаемостью 63. Размеры кольца 28х15х15, цвет защитного покрытия — желтый, с белым торцом. Число витков — 25.
Трансформатор тока использован готовый, первичная обмотка представляет собой пропущенный в отверстие кольца провод МГТФ c диаметром жилы ок. 1.5мм.
Вторичка — примерно 150 — 200 витков провода на кольце М16х8х6, проницаемость около 2000.
Дроссель L2 готовый, на ферритовом стержне, диаметр провода 2мм.

Дросселя внешних фильтров выполнены на ферритовых сердечника с высокой проницаемостью (4000) , при их намотке следует правильно расположить обмотки, чтобы исключить подмагничивание сердечника — для этого каждая полуобмотка мотается на свой половине кольца, а направление намоток должно быть противофазным.

Следует отметить, что зачастую, применение тех, или иных деталей, определялось их наличием, а не обязательной необходимостью применять именно этот компонент. При повторении ИБП стоит это учитывать.
Обратите внимание на обязательное подключение конденсатора С27 к корпусу радиатора. В противном случае могут возникнуть паразитные колебания. Реле Rel1 любое, на рабочее напряжение 24В и ток через контакты не менее 3А.

Внешний вид ИБП:

Вид сбоку на монтаж силовых полупроводников:

Обратите внимание на то, что выходная отрицательная шина питания, заземлена на радиатор при помощи полоски медной фольги шириной 10мм, которая заведена под стойку платы и прижата винтом крепления.

ИБП «Сделай сам» (или, если нужно, «Гетто»)

Первоначально опубликовано 2001 в Атомарный: вычисления максимальной мощности
Последнее изменение 03 декабря 2011 г.

Вы знаете, что такое источник бесперебойного питания похоже, да? Это тяжелая бежевая коробка с розеткой IEC на одной. конец, одна или несколько трехконтактных розеток на другом, несколько лампочек и кнопок.

Что ж, может быть.

Или может выглядеть так.

Эта штуковина работает в основном так же, как обычное «двойное преобразование». UPS. Рядом с компьютером большой толстый блок питания постоянного тока с аккумулятором. сидя на нем. Этот блок питания подключен к сети по одному сбоку и к аккумулятору и инвертору (коробка справа), параллельно, с другой. Блок питания заряжает аккумулятор и запускает инвертор, пока есть питание от сети.

Инвертор преобразует низковольтный постоянный ток обратно в переменный ток с эффективностью. более 85% - 100 Вт постоянного тока на входе, около 90 Вт переменного тока на выходе. Если пропадает питание от сети, инвертор просто работает от аккумулятора, а компьютер (и монитор) продолжайте грузить. Чуть больше часа с этим нетребовательным настольный ПК и малогабаритный аккумулятор.

Многие стандартные ИБП могут обеспечивать питание только в течение нескольких минут - долго достаточно, чтобы сохранить вашу работу и выключиться.Все модели, кроме самых дешевых, имеют последовательное соединение с ПК и программное обеспечение, позволяющее компьютеру отключиться вниз, если вас нет рядом, когда ИБП делает свое дело, а заряд батареи становится низко.

Однако с таким ИБП Franken-UPS у вас может быть столько же батареи резервное копирование, которое вы можете разместить в своем компьютерном зале.

ИБП с двойным преобразованием, подобный этому, постоянно управляет инвертором. Наиболее ИБП этого не делают. Вместо этого они являются «резервными источниками питания», в которых инвертор работает только при пропадании сетевого питания.В остальное время они просто пропустите сетевое питание на выход, может быть, с хорошей фильтрацией, может и без. Резервный дизайн делает ИБП более эффективным, а также позволяет дешевым агрегатам иметь инверторы более низкого качества, потому что инвертор почти никогда ничего не нужно делать.

Существуют также «линейно-интерактивные» ИБП, которые запускают инвертор на все время, хотя и не на полную мощность; они также передают сетевое питание через, пока он доступен.При сбое питания уже работающий инвертор просто компенсирует слабину.

ИБП с двойным преобразованием, или «он-лайн», обеспечивают лучшую фильтрацию мощности из трех разновидностей ИБП и не имеют задержки отключения, если сеть терпит неудачу. Но для бытовых нужд особой разницы, кроме цены, нет. между тремя.

Этот ИБП, сделанный своими руками, может иметь двойное преобразование, но он примерно такой же элегантный. как это выглядит. Большинство людей этого не захотят.

Это , а позволяет вам увидеть, что находится внутри обычного моноблочного ИБП.Все компоненты в этой настройке - просто автономные версии основные биты внутри обычного ИБП.

Аккумулятор

ИБП

требует большой емкости аккумуляторов и не требует особой свет. Поэтому они используют свинцово-кислотные батареи.

Стандартные ИБП - ну, те, которые достаточно малы, чтобы их можно было носить с собой, в любом случае - используйте "гелевые ячейки", которые являются наиболее распространенным видом герметичного свинца. Кислотные (SLA) аккумуляторы. Обычно, когда кто-то ссылается на батарею SLA, они речь идет о гелевой ячейке.

Эти батареи дешевые, они не протекают, они очень стандартизированы и их можно купить в любом магазине электроники, и они обладают приемлемой производительностью за деньги.

Желейный электролит в гелевой ячейке, однако, плохо справляется с газом. пузыри, которые развиваются быстро, если он перезаряжен, и медленно, даже если он просто постоянно пополнялся. Пузырьки испортят электролит. к пластинам аккумулятора, что снижает емкость.

Дешевые батареи SLA также определенно построены на низкой цене. Ваш обычный 12-вольтный блок SLA «семь ампер-час» может работать как большая мощность, как и следовало ожидать от этого рейтинга, даже при более слабом токе с двумя батареями Конфигурация 24 В, которую используют многие ИБП. Не ожидайте большего, чем пару лет жизни без батарей SLA по выгодной цене в дешевом ИБП.

Для большой емкости и отличных сильноточных характеристик, «мокрый» свинцово-кислотный батареи с обычным жидким сернокислотным электролитом - способ идти.Вы не хотите их сбивать, вы не хотите их нести наверх по лестнице, вы хотите убедиться, что вентиляция достаточна, чтобы водород производство во время зарядки не делает вашу компьютерную жизнь неожиданной захватывающе, и да, им нужно время от времени пополнять, если вы хотите, чтобы они продолжались хорошо. Но даже небольшой автомобильный аккумулятор даст вам 25 настоящих ампер-часов в течение для питания компьютеров. Только ваше умение перевозить тяжелые предметы ограничивает емкость, которую вы можете получить от мокрых батарей параллельно.

Автомобильные аккумуляторы можно купить дешево, но они не любят полностью выписан. Как и обычные гелевые клетки. Разрядите любую свинцово-кислотную батарею и оставьте в таком состоянии достаточно долго, и пластины сульфатируются, батарея бесполезна.

Более дорогие батареи "глубокого разряда" сконструированы так, чтобы работать лучше с этим; у них нет огромной мгновенной текущей емкости "заводной" аккумулятор, если вы хотите запустить двигатель, но вы можете запустить их через полные циклы снова и снова без вреда.Их по-прежнему не должно быть ушел, хотя.

Эта батарея не является обычной влажной ячейкой или гелевой ячейкой. Это спасательный круг GPL-1300 от Concorde Battery Корпорация, которая производит аккумуляторы для всего, от гоночных яхт до истребители. Это герметичная конструкция с регулируемым клапаном и жидкостью. электролит впитался на стекловолоконный мат между плотно прилегающими пластинами - лучший способ сделать батарею SLA. Стеклянный мат придает ему производительность влажной батареи и непроливаемость гелевого элемента.

GPL-1300 - самая маленькая батарея Concorde - она ​​весит меньше семи килограммы. Но он рассчитан на запуск двухлитрового морского дизеля и имеет подлинная емкость 13 А · ч для приложений ИБП.

Однако вы смотрите примерно на 250 австралийских долларов за один из них. Это куплю у вас гораздо более емкая обычная влажная батарея.

Блок питания

ИБП нужно что-то для зарядки аккумулятора и запуска инвертора, когда сеть не вышла из строя.Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов через «постоянную напряжение »метод прост. Зарядить их колодец несколько сложнее.

Если вы подключите свинцово-кислотную батарею к источнику питания, который настроен на такое же напряжение, какое может держать аккумулятор, когда он полностью заряжен, вы заряжайте аккумулятор, и вы не перезарядите его. Это называется «поплавок». заряжать; это не самый быстрый способ зарядить аккумулятор в ампер-часах, но Вы можете оставить зарядное устройство подключенным навсегда, не поджаривая аккумулятор.

К сожалению, плавающий заряд никогда не сможет полностью зарядить аккумулятор. И если вы оставите свинцово-кислотную батарею на плаву навсегда, она будет медленно сульфатироваться, как если бы его ненадолго оставили плоской. «Допустимый заряд» около 2,4 вольт. на элемент (14,4 В для батареи 12 В) требуется примерно каждые шесть месяцев, для максимального срока службы батареи.

Схема зарядки в действительно классных коммерческих ИБП может периодически высокие расходы, но не ожидайте их от дешевого устройства.

Для батареи Lifeline, которую я использовал, напряжение холостого хода составляет от 13,2 до 13,4 вольт, в зависимости от температуры - температура выше, напряжение ниже. Я предоставил это с помощью моего настольного источника переменного напряжения на 25 ампер, установленного на это напряжение.

С помощью этой штуки нельзя производить автоматическое пополнение заряда, но есть ничто не мешает крутить ручку до 14,4 вольт на несколько часов каждые полгода. И постоянный номинальный ток этого источника питания 25 А означает он может выдавать 300 Вт при 12 вольт.Учитывая эффективность 85-95% инверторы текущей модели, это означает, что вы можете использовать резистивный резистор мощностью не менее 255 Вт. load (о котором подробнее ...) из него.

Однако такой блок питания не из дешевых. Это Jaycar Electronics MP-3088, который списки за 359 австралийских долларов. Обычные автомобильные зарядные устройства со скидкой в ​​вашем регионе место автозапчастей, намного дешевле чем это.

Если вам нужна токовая нагрузка 25 А, вы не получите ее просто одно дешевое зарядное устройство.Вместо этого вам придется взять несколько одинаковых зарядных устройств. и подключите их к батарее параллельно. Это примерно так же элегантно, как сделать плату на 24 розетки из двойных переходников, но она будет работать, если ваши зарядные устройства не пытаются делать ничего умного. Какие дешевые не будут; некоторые из них нет даже предохранителя . Важно, чтобы зарядные устройства быть идентичным; дешевые и противные зарядные устройства, которые означают быть точно таким же не обязательно.Желательно сделать несколько разумных зондирование мультиметром, чтобы увидеть, не треснули ли различные положительные выводы все параллельные установки имеют одинаковый потенциал, когда они работают.

Дешевые зарядные устройства могут или не могут позволить батарее разряжаться через них, наоборот, при отключении электроэнергии; худший сценарий здесь - разрушение зарядного устройства, хотя более вероятна простая потеря заряда аккумулятора. Скамейка расходные материалы, вероятно, этого не сделают - мои, конечно же, нет.Как и большинство скамей расходных материалов, имеет хорошую защиту от обратного тока и перегрузки по току.

Если у вас есть зарядное устройство, в котором нет схемы защиты от обратного тока, хотя тогда вам понадобится какой-то изолятор батареи - причудливый для многоаккумуляторных автомобилей или просто большой толстый диод. Дешевые зарядные устройства могут плохо справляется с падением напряжения от диодного изолятора; они будут должны подавать больше вольт для достижения того же тока заряда, и они могут получить забавные идеи о состоянии заряда батареи.

Оценки дешевых зарядных устройств в целом довольно оптимистичны, но три Зарядные устройства на «10 ампер» должны обеспечивать непрерывную работу на 25 ампер. Четыре конечно будет, если только они не от очень захудалого производителя .

Если напряжение аккумуляторной батареи при полной зарядке незначительно превышает допустимое плавающее напряжение, тогда вы можете оставить свои дешевые зарядные устройства подключенными навсегда. Если выше, то аккум потихоньку варишь; если ниже, то у вас будут проблемы с ранней сульфатацией.

Но эти зарядные устройства, конечно, дешевы.

Инвертор

Это инвертор от 12 до 240 вольт на 300 вольт для пожилых людей. дизайн, с не очень большой номинальной импульсной мощностью - количество мощности, которое он может доставить на короткое время.

Вт может равняться вольт, умноженному на ампер, но только для цепей постоянного или переменного тока. работа исключительно с резистивными нагрузками, такими как обогреватели или лампы накаливания. Компьютеры и мониторы не являются резистивными нагрузками.Технически говоря, у них довольно противная "сила фактор ». Инвертор на 300 ВА может потреблять всего около 210 Вт. стоимость оборудования для ПК; может даже меньше. Подробнее об этом применительно к компьютеру ИБП, ознакомьтесь с официальным документом APC в формате PDF по этой теме, здесь.

Однако то, что в компьютере установлен блок питания мощностью 300 Вт, не означает, что он нуждается в инвертор 430 ВА. Это понадобится только в том случае, если он полностью загрузит каждый из своих Выходные шины блока питания, чего почти наверняка нет.

В наши дни вы можете получить инвертор на 300 ВА с номиналом перенапряжения 900 ВА и эффективность выше 90% примерно за 160 австралийских долларов - у Jaycar есть один, MI-5062, по этой цене. Менее чем вдвое дороже вы можете получить 600 ВА постоянного тока, Инвертор перенапряжения 1500 ВА, которого достаточно для работы практически любого ПК, и его монитор.

Рейтинг перенапряжения имеет значение, потому что многие устройства потребляют намного больше тока при запуске, чем при запуске. Лазерные принтеры и холодильники, например, у вас есть такие огромные текущие требования к запуску, что вам понадобится явно инверторы с сильно завышенными номиналами, если вы хотите их запустить.Компьютеры не это плохо, но мониторы с ЭЛТ все еще могут быть проблемой.

Компьютер, который я питал от этой установки, представляет собой скромную коробку Celeron с 15 дюймовый монитор. ПК без монитора потребляет пиковый ток около 8,5 ампер. от аккумулятора через инвертор при запуске. Затем становится меньше чем шесть ампер.

Схема размагничивания монитора, однако, потребляет больше, чем пиковая мощность. мощность инвертора.

Поскольку практически все ЭЛТ автоматически размагничиваются при включении питания. вверх, это проблема.Еще один 15-дюймовый аппарат, который я пробовал, просто привязал иглу мой амперметр на мгновение включился, а потом сидел там в режиме ожидания.

К счастью, старый монитор Mitac на картинке все еще может запуститься когда он пытается размагнитить себя и терпит неудачу. Он просто рисует красивую устойчивую восьмерку усилители, без страшного всплеска. Таким образом, ПК с монитором имеет пиковую потребляемую мощность. меньше постоянной выходной мощности инвертора, а затем стабилизируется примерно до 70% емкости.

Примечание: если вы не знаете, какой толщины использовать провод, скажем, для 20 ампер (чтобы обеспечить приличный запас прочности), это хороший признак того, что вы не совсем готов к этому проекту.

Решение проблемы перенапряжения монитора, конечно же, заключается в использовании более современный инвертор с большим номиналом перенапряжения или использовать более низкую мощность монитор, как ЖК-экран. 15-дюймовые ЖК-дисплеи (у которых площадь экрана больше, чем у "15-дюймовый" ЭЛТ) потребляет менее 40 Вт и не имеет никаких скачков при запуске, чтобы говорить из.Так что они отличные кандидаты для приложений «альтернативной энергетики».

Формы сигналов инвертора

"Форма волны" инвертора - это то, как изменяется выходное напряжение инвертора. поскольку он проходит через свои положительные / отрицательные циклы переменного тока. В частота колебаний для всех австралийских инверторов 220/240 вольт должна быть те же 50 Гц (циклов в секунду), что и обычная электросеть в этой стране, но график зависимости напряжения от времени на выходе инвертора может быть совершенно другим. от сети.

Если, например, напряжение повышается практически мгновенно до полного положительного значения, держится там половину цикла, затем практически мгновенно падает до полного отрицательного для другого полупериода вы смотрите на «прямоугольную волну».

Нормальное сетевое питание чередуется плавной синусоидой - ну, когда Во всяком случае, он не загрязняется скачками, провалами и скачками. Эта синусоидальная форма волны, показанная на этом рисунке зеленым цветом, точно имитируется только более дорогие "синусоидальные" инверторы.Вы можете купить ИБП с синусоидой инверторы - вы смотрите, может быть, 900 австралийских долларов за интерактивную линию 750 ВА. один. Вы также можете купить синусоидальные инверторы как отдельные изделия.

Но ПК

в них не нуждаются. Они отлично работают с модифицированной прямоугольной волной. мощность - это красный сигнал на картинке. Инверторы, которые выводят это форма волны дешевле, чем единицы синусоидальной волны.

Большинство двигателей переменного тока - например, электроинструменты - будут нормально работать после модификации. мощность прямоугольной волны также, но они могут потреблять примерно на 20% больше энергии чем вы ожидаете, и может раздражать.Вещи со схемой, которая полагается на чистой синусоидальной энергии - электрические часы, хлебопечки, некоторые зарядные устройства, двигатели с «экранированным полюсом», используемые потолочными вентиляторами, скорее всего, будут плохо себя вести.

Синяя форма волны на картинке, кстати, представляет собой простую прямоугольную волну. Сейчас довольно сложно найти простые прямоугольные инверторы. Который хорошо, потому что ты, вероятно, не хочешь этого. Они могут запускать некоторые, но не все, двигатели, и они прекрасно справляются с лампами накаливания.Но даже мощность компьютера не гарантируется, что расходные материалы будут работать должным образом на этом чрезвычайно "грязном" мощность.

Зачем делать самому?

Для чего нужен самодельный ИБП, кроме изготовления смотришь все технично и грамотно?

Ну, если хотите, у вас будет чудовищная емкость аккумулятора.

Вы не можете заменить батареи большей емкости на большинство стандартных ИБП. И дело не только в том, что батареи большего размера не поместятся в коробке; стандарт схема зарядного устройства также вряд ли справится с большей емкостью.Если заряд занимает больше времени, чем должен, или ток заряда слишком велик, ИБП может предположить, что с аккумулятором что-то не так.

Лучшие коммерческие ИБП имеют стандартный разъем расширения батареи; некоторые дешевые устройства будут работать с большей емкостью батареи, но у вас есть припаять кабель расширения к соответствующим клеммам внутри, чтобы это произошло. Не делайте ставку на то, что это возможно с Дж. Хотя случайный ИБП.И чем больше мощности вы добавляете, тем меньше вероятность это работать.

О, и если ваш дешевый ИБП не ожидает большей емкости аккумулятора, он тоже не будет ожидать большего времени выполнения. Так он может перегреться и умереть, если вынужден работать на почти полной мощности намного дольше, чем его стандарт аккумулятор мог обойтись.

Используйте глупое зарядное устройство, например, мой блок питания постоянного тока и специальный инвертор. приемлемого качества, и у вас не будет этих ограничений.Вы должны следите за своей батареей, и вы должны тщательно установить напряжение. Но вы также можете использовать банк аккумуляторов для грузовиков для питания вашего ПК в течение недели. без сети, если хотите.

ИБП с раздельными ящиками также полезен для большего, чем моноблок. Маленькая герметичная батарея в этой установке имеет более чем достаточно тычка, чтобы начать моя машина, например, которая больше, чем может выдержать кирпич SLA 7Ah.

(у меня есть , использовал небольшую батарею SLA для запуска автомобиля, один раз, но только косвенно; Взял свежезаряженный SLA и подключил параллельно с разряженным аккумулятором автомобиля, и просто оставил его там на полчаса, чтобы вставьте немного заряда в вещь.Потом я un подключил SLA, и завел машину от теперь уже слегка заряженной основной аккумуляторной батареи.)

Настольный блок питания тоже вообще полезная вещь. Я использую все свое время, когда я создаю и тестирую что-то, или когда мне просто хочется поджечь карандаш.

И инвертор можно подключить к автомобильному аккумулятору в любом месте для питания различные гаджеты.

(Примечание - езда по городу с пассажиром, указывающим на 240 стробоскопическая вспышка для ничего не подозревающих пешеходов не приветствуется и не поощряется, автор.И даже несмотря на то, что дождь выглядит действительно круто, пожалуйста, сделайте это не стоять под дождем, держась за стробоскоп.)

Если, конечно, ни одно из этих преимуществ вам не нравится, то нет причина для вас купить эти отдельные компоненты. Они не дадут вам высшего класса система зарядки (во всяком случае, если вы не потратитесь на зарядное устройство высшего класса), они никак не взаимодействуют с компьютером, и вряд ли они и аккуратный раствор.

Но если вы ищете ИБП промышленной мощности, не как и цены на готовые варианты, это может быть проще, чем вам думаю свернуть свой собственный.

ИБП

Raspberry Pi: очень простое решение

Аккумулятор, 2 диода и понижающий преобразователь

Батарея и диоды

Как внештатный инженер-электронщик, я вижу множество приложений для небольших и недорогих микрокомпьютеров, таких как Raspberry Pi и Beaglebone. Фактически, это новое поколение интеллектуального оборудования идеально подходит для большого количества проектов, которые ранее могли быть выполнены с использованием дискретных компонентов или вообще не выполнялись из-за стоимости оборудования.

Доступность дешевой компьютерной мощности на крошечной плате - огромный шаг вперед, но слишком легко пренебречь некоторыми важными соображениями при проектировании с их помощью. Raspberry Pi - отличный инструмент обучения, который можно использовать для создания реальных продуктов, решающих реальные проблемы, но есть некоторые важные проблемы, которые необходимо решить, прежде чем вы сможете безопасно использовать их в ситуациях без присмотра.

Компьютеры должны быть выключены в установленном порядке

Любой, кто когда-либо использовал машину с Windows, Linux или OSx, знает это упражнение.Сначала выключите, затем выключите питание. Если вы не знаете, зачем это нужно делать, просто остановитесь на мгновение и подумайте, что могло бы случиться с вашим компьютером, если бы он был выключен во время записи в файл. Если это важный системный файл, он может отказаться загружаться при следующем включении. Raspberry Pi, Beaglebone и другие подобные машины ничем не отличаются. Выключайте питание, не выключаясь на свой страх и риск!

Некоторые из моих клиентов решают эту проблему, просто предоставляя ИБП общего назначения, чтобы поддерживать работоспособность всего оборудования во время перебоев в подаче электроэнергии.Некоторые вообще игнорируют проблему, полагая, что это, вероятно, будет происходить не очень часто, и если это произойдет, они просто перепрограммируют SD-карту. Они учли риски и решили, что ИБП - это больше проблем, чем оно того стоит. Некоторые люди начинают использовать один из «ИБП Smart Raspberry Pi», которые постепенно становятся доступными.

В этой серии статей я собираюсь сконцентрироваться на разработке простого «глупого» ИБП и схемы безопасного отключения. Надеюсь, его будет легче понять и построить и, возможно, дешевле, чем одна из умных версий.Позже я мог бы даже разработать умный ИБП, который вы можете построить из Arduino или чего-то подобного.

Очень простой ИБП Raspberry Pi

Есть два основных способа решить проблему. Вы можете либо переключиться на питание от батареи при отключении электроэнергии, либо вы можете обнаружить сбой питания и отключение при работе от батарей в течение короткого времени.

Я собираюсь опубликовать здесь серию статей в ближайшие недели, посвященные аспектам источников бесперебойного питания и обнаружения сбоев питания, и я собираюсь начать с самого простого решения, которое я знаю.

Самый простой ИБП, который я могу придумать

Приведенная выше схема на самом деле сложнее, чем должна быть, потому что резистор R1 и светодиод D3 не являются строго необходимыми. Они служат только для обозначения наличия выхода 5 В.

Устройство DC / DC - это понижающий преобразователь , который подает 5 В при токе до 3 А (я не пробовал его при полном 3 А) для Raspberry Pi, если доступно питание 12 В или 9 В. Диоды 3A 1N5404 D1 и D2 предотвращают перезарядку аккумуляторной батареи 12 В.

Это настолько просто, насколько это возможно, и может быть более чем адекватным для вашей ситуации, но есть три функции, которые вы можете ожидать от имеющихся в продаже ИБП, которые не обслуживаются в этой схеме. Обнаружение сбоя питания, автоматическое отключение и зарядка аккумулятора. Он не делает ни того, ни другого, но он будет продолжать работать с вашим Raspberry Pi в течение времени, когда отключится питание от сети, что может быть достаточно долгим, чтобы избежать непредвиденных отключений питания Pi.

Я бы посоветовал вам использовать для этого аккумуляторные батареи.Выключайте Pi раз в неделю и перезаряжайте или заменяйте батареи. Я использовал 8 никель-металлгидридных аккумуляторов типоразмера AA, чтобы получить 9,6 В, что хорошо работает. При емкости 2900 мАч и при условии, что ваш Pi потребляет около 350 мА, они должны работать с Pi до 8 часов. Я бы предположил, что время было бы больше примерно 4 часа на всякий случай.

Подключение понижающего DC / DC преобразователя к RPi

Для подключения к выходам 5V Out на понижающем преобразователе вы можете использовать стандартный разъем USB A - micro USB B и отрезать разъем A.Я купил один в магазине за фунт, и он отлично работает. Снимите изоляцию и используйте только красный и черный провода. Это силовые соединения в кабеле. Припаяйте черный провод к Out- и красный провод к Out +.

В следующих статьях я буду рассматривать зарядку аккумулятора, обнаружение сбоя питания и разрешение компьютеру отключать питание после завершения процедуры выключения.

3 Простые цепи ИБП (источник бесперебойного питания) Схема

Представьте себе важную электронную схему, которая должна работать постоянно.Но иногда теряет мощность, у него заканчивается энергия для работы в качестве отключения электроэнергии. Нам нужно использовать схему ИБП (источник бесперебойного питания) принципиальная схема.

Некоторые называют аварийные резервные аккумуляторные системы. Его можно применять во многих приложениях. При отключении питания аккумулятор может автоматически обеспечивать резервное питание.

У нас есть много способов сделать это. Но я люблю простые способы, которые дешевы и легки. Вы можете легко построить его с помощью обычных компонентов в вашем магазине.

Маленькая цепь ИБП 6 В (резерв 7 В)

Если вам нужен источник питания от 5 до 7 В с напряжением 0.Ток 5А. Эта схема - хороший выбор для вас. Без IC и тоже легко.

Эта система состоит из трансформатора, мостового выпрямителя и электролитического конденсатора. А для контроллера выходного силового транзистора (BD135 NPN) этой схемы есть стабилитрон.

И будет выдавать постоянное напряжение 7 вольт. Если вы используете обычную батарею AA 1,5 В. Читайте дальше…

Как это работает

Посмотрите на схему ниже.

Подключаем Резервную батарею 7.5 В (AA 1,5 В x 5) с D2 последовательно, и оба через выходной терминал. Падение напряжения на D2 снижает уровень напряжения источника питания примерно до 7 В (6,8 В).

Также: 8 способов преобразования 12 В в 6 В

Цепь ИБП с малым источником бесперебойного питания

При использовании с сетью переменного тока. R2 будет через некоторый ток заряжать сухие батареи или аккумулятор. В то же время это также предотвратит перезарядку.

Мало того, что R2 также просто не дает разряжаться току, протекающему от батареи, при этом используются все функции сети переменного тока.

Это сопротивление можно рассчитать, разделив напряжение между стабилитроном и батареей, на значение тока батареи в целях безопасности.

Список покупок


Q1: BD139, 1,5 А 100 В NPN транзистор
R1, R2: 1 кОм, 0,5 Вт Резисторы
C1: 1000 мкФ 25 В, электролитического типа.
C2: 100 мкФ 25 В, электролитического типа.
ZD1: стабилитрон 8,2 В 0,5 Вт
D1-D5: 1N4007, 1000 В 1A Диод
T1: Трансформатор 0,5 A 10 В
B1: батарея AA 1,5 В x 5 шт.

Как он строится

Мы используем компонент очень небольшой. Таким образом, нет необходимости делать PCB (печатные платы). И все компоненты электроники (кроме трансформатора) можно паять на небольшой перфорированной печатной плате.

Список батареек:

  • Обычная батарея AA (1,5 В x 5 = 7,5 В)
  • NiMH батарея (1.2Vx5 = 6V)
  • Свинцово-кислотная батарея 6V.

Тоже отлично работает. Эта схема может обеспечивать ток, достаточный для цепей 500 мА. Например, небольшие цифровые часы, небольшая система аварийного освещения и многое другое.

Прочитано

Схема, приведенная выше, может нам не понравиться и работает не очень хорошо. слабый ток и довольно сложный в сборке.


Давайте попробуем использовать IC лучше, ниже!

Регулятор резервной батареи 6 В с использованием 7805

Эти простые и дешевые схемы 6-вольтного источника питания с системой резервных батарей 6 В или принципиальной схемой ИБП 6 В.

Как это работает

Во-первых, напряжение 220 В переменного тока подается через вход трансформатора T1 для снижения напряжения до 9 В переменного тока. Затем провод, подключенный к четырем диодам D1-D4 в качестве мостового выпрямителя, стал на 11 В постоянного тока.

Затем ток фильтруется в постоянное напряжение с низким уровнем пульсаций на выходе. После этого напряжение стабилизируется до постоянного напряжения 6 В с помощью IC-KA7805 (тип IC-7805).

Обычно мы используем его только для 5 вольт. Но теперь мы добавляем два резистора к определенному выходному напряжению 6.7 вольт, а через диод 1N4002-D6 на выходе - 6 вольт.

Ток подается через диоды D1 и R3 для зарядки 6-вольтовой батареи никель-кадмиевого типа.

Когда нет линии электропитания , ток батареи проходит через D7 и S1 для автоматического вывода.

LED1 и R4-470ohm для включения дисплея этой цепи.

Список покупок

IC1: LM7805, KA7805, регулятор постоянного тока 5 В

Электролитические конденсаторы
C1: 2200 мкФ 25 В
C2: 33 мкФ 25 В
C3: 100 мкФ 25 В

7

D1-D1-D1-D1 1000V 1A
LED1: светодиод любого цвета на ваш выбор

0.Резисторы 25 Вт, допуск: 5%
R1: 270 Ом
R2: 47 Ом
R3: 680 Ом
R4: 330 Ом
SW1, SW2: двухпозиционный переключатель

T1: трансформатор, выход 1 А 9 В
F1: предохранитель 0,5 А

Другие задействованные цепи.

Как собрать

Также указанные выше схемы мы можем построить на универсальной печатной плате. Потому что это легкая и небольшая схема. Я верю, что ты справишься.

Резервный источник питания для CMOS IC

Перебои в подаче электроэнергии часто неизбежны. И повлияет на микросхемы памяти CMOS.Обычно используется резервный источник питания никель-кадмиевого типа. аккумулятор. Но в случае новых КМОП-микросхем он потребляет только микроампер. Таким образом, мы можем использовать конденсатор для подачи этой энергии вместо этой батареи.

В этой схеме используется конденсатор С1. 4700 мкФ сможет обеспечить максимальный ток 10 мкА при 5 В примерно за 53 секунды. Входное напряжение в этой цепи составляет 15 В.

Пока есть это напряжение. Конденсатор C1 будет заряжаться до тех пор, пока рабочее значение не достигнет значения D1.Напряжение на затворе Q1 составляет около 2,3 В, потому что оно проходит через делитель напряжения R1 и R2.

Это гарантирует, что Q1 будет проводить ток, а C2 будет заряжаться. Выходное напряжение на выводе истока 2-го полевого МОП-транзистора - это постоянное напряжение 5 вольт. Два полевых МОП-транзистора соединены в делитель напряжения.

Как это работает

При отключении питания конденсатор C1 временно подает питание. На вывод затвора T1 теперь не подается питание, поэтому C2 не заряжается снова.Но он будет медленно разряжаться, потому что Q2 имеет очень высокое входное сопротивление.

Напряжение на C2 останется почти постоянным. C2 будет подавать рабочее напряжение на Q2, поэтому он по-прежнему проводит напряжение на выходе 5V.

C1 разряжается очень медленно. Потому что внутреннее сопротивление входа MOSFET очень велико. И ток нагрузки очень низкий.

Выходное напряжение на выводе истока Q2 будет оставаться постоянным на уровне 5 В до тех пор, пока падение напряжения на C1 не упадет ниже 5 В.

А вот 2 квартал продолжит проводить ток. Выходное напряжение ниже 5 В.

Для обеспечения правильной работы схемы. Выберите C2 как MKT или полиэфирную фольгу.

Список покупок

Q1, Q2: BF245, транзисторы на полевых транзисторах

D1: 1N4007, 1000 В, 1 А Диоды

Резисторы 0,25 Вт, допуск: 5%

  • C1: 4700 мкФ 25 В Электролитический конденсатор
  • C2: 1 мкФ

Вы можете увидеть: Регулятор 5V-6V-9V-12V на 1A с использованием IC 78xx
И подробнее:

Что еще?

Вы можете посмотреть другие схемы питания: Нажмите здесь

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Как сделать простой инвертор в домашних условиях

Вы можете легко сделать инвертор дома. Чтобы понять, как легко сделать инвертор, в этом посте обсуждается простой пошаговый метод.

Раньше у нас было меньше требований к мощности (электричеству). Но сейчас сценарий сильно изменился. От простых индукционных до сложных стиральных машин, от сотовых телефонов до наших высококлассных гаджетов - все оборудование, связанное с нашим повседневным использованием, требует источника питания. Это основная причина недавнего увеличения использования инверторов в нашем доме.На рынке доступны различные типы инверторов, но эти схемы сложны, высокопроизводительны и дороги. Итак, давайте сделаем свой инвертор дома.

Схема (схема) для изготовления инвертора в домашних условиях

Эта схема не имеет каких-либо функциональных ограничений и имеет КПД более 75%. Кроме того, он способен компенсировать почти все наши потребности в энергии, а также большую часть ваших требований к мощности по очень разумной цене.

Фиг.1 - Принципиальная схема изготовления инвертора в домашних условиях

Теория схемы

Схема этого инвертора отличается по сравнению с обычно используемыми инверторами, поскольку в ней нет отдельной схемы генератора для питания установленных транзисторов. Вместо этого в нашей схеме обе половины схемы функционируют как регенеративный процесс (точно так же, как двухполупериодные мостовые выпрямители).

Что бы мы ни делали, чтобы сбалансировать обе части цепи, всегда будет дисбаланс значений сопротивления и обмоток трансформаторов.Это причина того, что обе части схемы никогда не могут работать одновременно.

Теперь предположим, что первая часть цепи начинает проводить сначала. Напряжение смещения для первой половины подается обмоткой трансформатора второй части через R2. Как только первая часть завершает стадию проводимости, выход батареи заземляется коллекторами.

Процесс отводит любое доступное напряжение к базе через R2, и, таким образом, проводимость первой части полностью прекращается.В этом случае транзисторы во второй части получают возможность проводить ток. и, следовательно, этот цикл продолжается.

Рис. 2 - Схема для изготовления инвертора в домашних условиях

Элементы, необходимые для изготовления инвертора в домашних условиях

  • R1, R2 = 100 Ом / 10 Вт намотанный провод.
  • R3, R4 = 15 Ом / 10 Вт с проволочной обмоткой
  • T1, T2 = 2N3055 силовые транзисторы.
  • Трансформатор = 9-0-9 Вольт / 5 Ампер.
  • Автомобильный аккумулятор = 12 Вольт / 10 Ач.
  • Алюминиевый радиатор = вырезан по требуемому размеру.
  • Шкаф металлический вентилируемый = по размеру всей сборки.

Пошаговый метод изготовления инвертора в домашних условиях

Шаг 1

Возьмите алюминиевый лист и сделайте / разрежьте лист на две части размером почти 5 × 5 дюймов. Просверлите отверстия для установки силовых транзисторов. Отверстия должны быть примерно 3 мм в диаметре. Просверлите / сделайте подходящие отверстия, чтобы обеспечить легкую и надежную установку на корпусе инвертора.

Шаг 2

Возьмите резистор и соедините его в перекрестном режиме с плечами транзистора в соответствии со схемой, показанной ниже.

Шаг 3

Надежно закрепите транзисторы на радиаторах с помощью гаек / болтов.

Шаг 4

Соединить блок радиатор + резисторы + транзисторы с вторичной (выходной) обмоткой трансформатора.

Шаг 5

Поместите полную сборку печатной платы и трансформатора в металлический шкаф.Учтите, что вентиляция в шкафу должна быть хорошей. Присоедините точки ввода / вывода, включая держатель предохранителя, к шкафу и подключите их в соответствии со схемой, размещенной выше.

Теперь ваш инвертор готов. Если хотите, вы можете использовать корпус для размещения инверторной цепи.

Рис.3 - Корпус цепи инвертора

Операционные проверки схемы самодельного инвертора

Совершенно необходима проверка работоспособности схемы перед ее использованием в полном объеме.Для проверки подключите лампочку на 50-60 Вт к разъему инвертора. После этого вставьте аккумулятор (12 В) в гнездо i / p инвертора. Лампочка загорится ярко, что будет означать, что подключение цепи выполнено правильно и инвертор готов к работе. Однако, если лампочка не загорается, проверьте соединения еще раз.

Где использовать этот самодельный инвертор

Выходная мощность инвертора находится в диапазоне 70-80 Вт, а время резервного питания полностью зависит от нагрузки.Его можно использовать для питания лампочек, ламп КЛЛ, вентиляторов и других небольших электроприборов, таких как паяльник и т. Д. КПД этого инвертора составляет примерно 75%.

Самое большое преимущество: блок схемы компактен и удобен в переноске. Он также может быть подключен к самой батарее вашего автомобиля, когда вы находитесь на улице, чтобы избежать проблем с переноской дополнительной батареи.

Научитесь делать проектор в домашних условиях, выполнив простые действия.

Источник питания с резервным аккумулятором 12 В

В этом уроке мы делаем схему резервного источника питания 12 В от батареи.Эта схема автоматически переключает нагрузку на аккумулятор при отсутствии сетевого питания. Когда сетевое питание восстановится, нагрузка переключится на сетевое питание, и аккумулятор автоматически перейдет в режим зарядки.

Компоненты оборудования

100 нФ
S.no Компонент Значение Количество
1 Понижающий трансформатор 110 В или 230 В переменного тока на 12 В / 1 мА 1 1N4007 4
3 Аккумулятор 12 В 7.2AH 1
4 Диод 1N4007, 1N4148 2, 2
5 Стабилитрон 9.1V 21 1 2N4403 1, 1
7 IC LM812 1
8 Переключатель - 1 9902 905 905 905 905 905 905 905 905
10 Светодиод Зеленый 1
11 Резистор 1 кОм, 10 кОм, 470RОм 3, 1, 1, 1
мкФ 12
12 1, 1, 1
Принципиальная схема

Рабочее объяснение

Эта схема состоит из трех частей, первая часть обеспечивает питание всей цепи.Вторая часть - это автоматическое зарядное устройство, поэтому, когда батарея полностью зарядится, эта схема автоматически прекратит ее зарядку. Зеленый светодиод используется для индикации полностью заряженного аккумулятора. Третья часть - это стабилизатор напряжения, который обеспечивает фиксированное и чистое напряжение 12 В с помощью микросхемы LM812 и сглаживающих конденсаторов.

Выходной ток составляет 1 А, и эту схему можно использовать для устройств, которым требуется ток менее 1 А. Мы используем батарею SLA на 7,2 Ач, но вы можете использовать 10 или 12 Ач для более длительного резервного копирования.Вы также можете использовать батарею SLA на 20 или 25 Ач, и ее заряд займет больше времени по сравнению с другими. Вы можете модифицировать эту схему для увеличения выходного тока, используя высокоамперный трансформатор с подходящими диодами в диодном мосту. А также использование транзистора с ИС для усиления выходного тока. Таким образом, схема будет заряжать более мощный аккумулятор быстрее.

Регулировка цепи

Первоначально эта схема требует некоторых настроек.

  • Подключите регулируемый источник питания.
  • Установите напряжение регулируемого источника питания на 14,4 В. Снимите аккумулятор и трансформатор и подключите источник питания вместо аккумулятора.
  • Отрегулируйте переменный резистор 10 кОм, пока не загорится светодиод.
  • Подключите аккумулятор и трансформатор обратно на место и снимите регулируемый источник питания.
  • Теперь ваша схема перейдет в режим зарядки. Посмотрите, загорается ли светодиод, когда напряжение аккумулятора достигает 14,4 В во время зарядки. Проверить напряжение мультиметром.Если нет, отрегулируйте переменный резистор, пока не загорится светодиод.
  • Теперь ваша схема готова к использованию.

DIY Raspberry Pi UPS - источник бесперебойного питания для обеспечения безопасности Pi во время сбоя питания

Raspberry Pi - это маленький или мини-компьютер, который можно использовать в различных типах малых и больших встроенных, IoT, промышленных приложений IoT. Поскольку это компьютер, на котором могут работать разные операционные системы, выключение этого мини-компьютера - важная вещь для обеспечения того, чтобы все было сохранено, операционная система должным образом завершила все необходимые задачи и можно безопасно выключить устройство.Неопределенный сбой питания может повредить Pi, а также может выйти из строя операционная система. Ранее мы создали множество проектов Raspberry Pi, и большинству из них необходимо было работать круглосуточно, поэтому этот проект может работать как ИБП Raspberry Pi с крышкой и может использоваться, чтобы поддерживать Raspberry Pi во время сбоя питания.

Чтобы спасти Pi во время непредвиденных падений мощности или непреднамеренных отключений, можно сконструировать ИБП, так же как и резервные ИБП, которые используются в нашем доме или офисе. Здесь, в этом проекте, мы создадим источник питания ИБП RPI , который может обеспечить достаточно времени для сохранения кода в RPi, а также его можно использовать в качестве отдельного источника питания для резервного копирования.Мы построили этот проект на печатной плате и использовали PCBWay для изготовления плат для этого проекта. В следующих разделах статьи мы подробно рассмотрели полную процедуру проектирования, заказа и сборки печатных плат для этой шляпы Raspberry Pi UPS Hat от PCBWay, чтобы вы также могли легко построить ее самостоятельно. Итак, приступим.

Технические характеристики нашего ИБП Raspberry Pi

Технические характеристики нашего компактного резервного ИБП RPI приведены ниже:

  1. Работает на широко популярном литий-ионном аккумуляторе 18650.
  2. Может обеспечивать выходной ток до 1,5 А (непрерывный) и 2,5 А (пиковый).
  3. Зарядка аккумулятора через USB-кабель; можно использовать любое стандартное зарядное устройство для мобильных телефонов на 5 В.
  4. Перегрузка, автоматическое отключение и функция защиты от глубокой разрядки.
  5. Выходной разъем Easy USB Type-A.
  6. Компактная установка, которая легко помещается в корпусной коробке.
  7. КПД примерно более 85%.

Поскольку этот дизайн разработан с учетом того, что Raspberry Pi может работать при полной нагрузке, важно знать, сколько текущего Raspberry Pi потребляет.Поскольку для RPI доступно несколько вариантов, общее потребление тока для каждого из них можно увидеть на диаграмме ниже:

Модель

Состояние

Потребляемый ток (макс.)

Rpi 4 B

400% загрузка процессора

1280 мА

RPi 3 B +

400% загрузка процессора

980 мА

RPi 3 B

400% загрузка процессора

730 мА

RPi 2 B

400% загрузка процессора

400 мА

RPi 2B с SSD

Нагрузка на ЦП 400% + 1x 64 ГБ SSD USB

1250 мА

Таким образом, имея 1.5A с запасом - это последовательный способ запуска RPI. Но, согласно таблице данных, пиковый ток может составлять 2,5 А. Важно иметь до 3 А источника питания в устройстве блока питания, сохраняя 1,5 А постоянного тока.

Компоненты, используемые для разработки нашего индивидуального источника бесперебойного питания (ИБП)
  1. Литиевая батарея 18650 1200 мАч
  2. TP4056 - Модуль зарядки / защиты аккумулятора (Micro USB)
  3. 10 мкФ 10 В конденсатор
  4. резистор 100к
  5. Резистор 620R 1%
  6. Конденсатор 10 нФ 16 В
  7. 2.Индуктор в цилиндре 2uH с номинальным током не менее 6A
  8. Конденсатор 0,1 мкФ 16 В
  9. SR360 Диод
  10. Конденсатор 100 пФ 10 В
  11. Конденсатор 22uF 10V
  12. Резистор 2 кОм с допуском 1%
  13. Резистор 6,1 кОм с допуском 1%
  14. Разъем USB A
  15. 18650 Держатель аккумулятора
  16. Принципиальная схема ИБП Raspberry Pi

Здесь, на схеме, мы можем увидеть несколько резисторов и конденсаторов, каждый из которых играет определенную роль в правильном функционировании модуля.C2 (1 мкФ) - конденсатор плавного пуска. Он используется для компенсации пускового тока, когда к выходу подключены высокие емкостные нагрузки. Благодаря этому конденсатору импульсный драйвер будет медленно включать переключающий элемент, которым является катушка индуктивности L1 (2,2 мкГн). Этот L1 будет включаться и выключаться, и во время этого он будет подавать питание на выходной диод Шоттки SR360. SR360 - это выпрямительный диод Шоттки на 3 А 60 В, который преобразует высокочастотный выход индуктора L1, а также предотвращает обратный ток в цепи.

Резисторы R3 (6,1 кОм) и R4 (2 кОм) - это два резистора обратной связи, которые обеспечивают необходимую обратную связь через импульсный стабилизатор. Разделенное напряжение или напряжение обратной связи всегда будет равно 1,245 на выводе FB регулятора. Таким образом, он увеличит напряжение до 5 В и за счет этого резистора 2 кОм и 6,1 кОм напряжение обратной связи достигнет 1,245 В. C3 используется для сглаживания линии обратной связи.

620R и 10 нФ, R1 и C1 необходимы для стабильной работы преобразователя.

C4 и C5 - конденсатор фильтра для входа и выхода.

Схема и работа ИБП RPI

Давайте взглянем на схему и схему выводов ИС, используемой в нашем модуле резервного аккумулятора raspberry pi . Модуль PI UPS представляет собой простую схему, которую легко понять. Для простоты понимания я разделил модуль на две части или этапы:

  1. Схема зарядки аккумулятора
  2. Переключение регулятора наддува.

Зарядное устройство:

Для простоты и без дополнительных усилий мы выбрали отличный модуль зарядного устройства TP4056. Это зарядное устройство со всеми модулями защиты, способное заряжать литий-ионный аккумулятор на ток 1А. Кроме того, он имеет порт micro-USB. Таким образом, очень легко припаять этот модуль к печатной плате и получить функцию зарядки USB со всеми типами защиты от зарядки без дополнительных усилий по выбору компонента, проектированию схемы, а затем приобретению компонентов и, наконец, пайке его над платой. .В большинстве случаев стандартная ИС для зарядки литий-ионных аккумуляторов стоит больше, чем вся стоимость этого модуля. Таким образом, этот модуль можно использовать как недорогую альтернативу. Этот модуль также имеет дополнительную функцию светодиодных индикаторов, которая показывает нам состояние заряда литий-ионной батареи с помощью двух отдельных светодиодов.

Переключение регулятора наддува:

Литиевая батарея

обеспечивает выходное напряжение от 3,2 В до 4,2 В в режиме полного и полного заряда. Обычно напряжение АКБ остается 3.7V-4.1V при оптимальных условиях заряда. Таким образом, нам нужен какой-то импульсный стабилизатор, который мог бы обеспечить на выходе 5,0 В. В то же время нам необходимо выбрать импульсный стабилизатор с требуемым диапазоном тока, который также составляет 3А. Здесь мы выбрали импульсный стабилизатор MIC2253, который представляет собой импульсный стабилизатор на 3,5 А, который использует ШИМ 1 МГц для генерации выходного напряжения. Поскольку частота переключения составляет 1 МГц, это открывает возможности для использования катушки индуктивности меньшего размера, которая могла бы обеспечивать высокую мощность при крошечных размерах.Чтобы компенсировать напряжение аккумулятора, он имеет диапазон входного напряжения от 2,5 В до 10 В, что идеально в соответствии с нашими требованиями к конструкции.

Описание контактов MIC2253:

Прежде чем использовать какую-либо ИС, мы должны узнать об описании ее контактов, чтобы лучше понять ИС и ее функции.

→ Пожалуйста, проверьте, что этот чип имеет AGND и PGND. Обе схемы одинаковы, так как оба контакта заземлены. Но это очень важная вещь, и она полностью отличается от каждой, когда дело касается проектирования печатной платы и этапа прототипирования.Мы обсудим это позже в разделе о печатных платах.

Дизайн печатной платы для нашего ИБП Raspberry Pi

А вот и сложная часть этого проекта. Почему? Давайте посмотрим на это:

  1. Температурная компенсация - выход 3 А при 5 В, что эквивалентно 15 Вт при нарушении трассировки
  2. Очень высокая частота - 1 МГц
  3. Внутренняя конструкция MIC2253

Давайте посмотрим, как с этим можно справиться. Но прежде чем продолжить, если вы не будете достаточно осторожны, схема выйдет из строя.Таким образом, я советую вам использовать печатную плату, представленную в дайджесте схем на нашем веб-сайте.

Неправильная конструкция печатной платы в этой микросхеме может привести к следующим проблемам:

  1. Непреднамеренное отключение из-за срабатывания тепловой защиты
  2. Высокие выбросы на выходе
  3. Очень высокая пульсация из-за неопределенного шума от земли
  4. Отскок от земли может повлиять на RPI.

1. Температурная компенсация - выход 3 А при 5 В, что эквивалентно 15 Вт при нарушении трассировки:

Прежде всего, всегда делайте платы высокой мощности в двухслойном исполнении, где требуются радиаторы для печатных плат.

Используемая пластина заземления - это общая рассеиваемая площадь, на которой будет происходить теплопроводность от микросхемы.

Рассчитаем площадь поверхности -

Согласно проектным данным размер платы составляет: 87 мм x 38 мм = 3306 кв. Мм .

Теперь площадь поверхности меди со 100% заполнением будет эквивалентна 3306 x 2 = 6612 кв. Мм .

Мой дизайн показывает, что общая засыпка грунта на полигоническом слое эквивалентна 69,73% .Допустим, 70%.

Таким образом, мое поколение радиаторов на 2-х мерном изображении будет: 6612 x 70% = 4628 кв. Мм

Теперь, поскольку это медь, она имеет физическую толщину. Доступны два типа толщины меди: 30 мкм и 70 мкм. 70um дороже. Таким образом, в трехмерной форме моя медная поверхность будет 4628 + (4628 x 0,035) = 4789 для 35 мкм и для 70 мкм это будет примерно 5000 кв. Мм.

Это очень плохой и грубый расчет, поскольку теплопроводность не будет равномерной во всех местах, в зависимости от рабочей и окружающей температуры, атмосферного давления и всего остального.Но не будем углубляться в эту часть. Если мы приблизительно предположим, что 50% из 5000 кв. Мм выполняет свою работу, то 2500 кв. Мм. будет нашим радиатором для устройства MIC2253, чего вполне достаточно.

Теперь следы сделаны толще в соответствии с минимальным стандартом IPC, чтобы компенсировать это:

2. Очень высокая частота - 1 МГц:

Диапазон

Mhz - довольно первый этап проектирования RF. На этом этапе стало трудно изолировать дорожки от паразитной емкости и создать мини-версию схемы RLC, поскольку дорожки сделаны из меди, они имеют сопротивление и индуктивность, а стеклянные платы между двумя дорожками являются емкостными.

Избегайте следа FB для прохождения близко через индуктор или ниже от индуктора.

Предусмотрено заземление штифта FB на вводе для MIC2253.

3. Внутреннее устройство MIC2253:

В конструкции MIC2253 используются зашумленные и сложные аналоговые схемы, а также проходные транзисторы большой мощности. Теперь, когда ток составляет 3,5 А, во время запуска огромная нагрузка приведет к небольшому падению напряжения, и это приведет к проблемам в чувствительном компараторе.

См. Внутреннюю конструкцию, где показаны два отдельных заземления, но они являются общими:

Синий - это аналоговое заземление, которое используется полностью аналоговыми схемами, тогда как красный - это заземление питания, используемое всеми цепями нагрузки, и ток нагрузки L i будет проходить через проходной транзистор. Разделение этих двух необходимо.

Красный - это заземление питания, а синий - аналоговое заземление, которое полностью отделено от фактического заземления.Он даже не подключен на нижней стороне:

R4 и C1 подключаются только через отдельный путь заземления на верхней стороне, а не даже в нижней полигонической плоскости заземления.

Изготовление ИБП Raspberry Pi с использованием PCBWay.

Теперь, когда мы понимаем, как работают схемы, мы можем приступить к созданию печатной платы для нашего проекта. Щелкните ссылку, чтобы просмотреть все проекты печатных плат, которые мы создали ранее, вы также можете найти файл дизайна платы NodeMCU GPS Tracker и файл GERBER по ссылке ниже.

Дизайн и файлы Gerber

Теперь, когда наш дизайн готов, пришло время изготовить их с помощью файла Gerber. Изготовить печатную плату из PCBWay очень просто; просто следуйте инструкциям ниже.

Шаг 1: Перейдите на https://www.pcbway.com/, зарегистрируйтесь, если это ваш первый раз. Затем на вкладке PCB Prototype введите размеры вашей печатной платы, количество слоев и количество требуемых печатных плат.

Шаг 2 : Продолжите, нажав кнопку «Цитировать сейчас».Вы попадете на страницу, где при необходимости установите несколько дополнительных параметров, например, используемый материал, интервал между дорожками и т. Д., Но обычно значения по умолчанию работают нормально.

Шаг 3: Последний шаг - загрузить файл Gerber и продолжить оплату. Чтобы убедиться, что процесс проходит гладко, PCBWAY проверяет, действителен ли ваш файл Gerber, прежде чем продолжить оплату. Таким образом, вы можете быть уверены, что ваша печатная плата удобна для изготовления и будет доставлена ​​вам, как только вы сделаете это.

Сборка нашей платы ИБП Raspberry Pi

Через несколько дней мы получили нашу печатную плату от PCBWay в аккуратной упаковке, и, как вы можете видеть ниже, качество печатной платы было как всегда хорошим. Верхний и нижний слои были выполнены безупречно с правильным интервалом между визами и дорожками.

Убедившись, что дорожки и следы правильные, я приступил к сборке печатной платы. Полностью спаянная плата выглядела так, как показано на изображении ниже.

Плата ИБП Raspberry Pi - тестирование и работа

Как только плата была готова, я начал ее тестировать. Я включил его с помощью адаптера micro-USB и использовал мультиметр, чтобы проверить выход на стороне повышающего преобразователя.

Как мы можем наблюдать с помощью мультиметра, выходное повышенное напряжение от литий-ионного элемента 3,7 В составляет 5 В, чего достаточно для питания нашего модуля Raspberry Pi. Поскольку у нас есть выход 5 В, пришло время подключить наш модуль Rpi.

Как ясно видно, модуль Rpi получает питание с повышенным напряжением 5 В от литий-ионного элемента 3,7 В. Красный светодиод также может светиться, поскольку элемент в настоящее время заряжается и одновременно обеспечивает питание Rpi. Как только элемент будет полностью заряжен, мы увидим синий светодиод, и тогда мы будем готовы отсоединить наш адаптер постоянного тока от TP4056.

Для получения более подробной информации о конструкции, пожалуйста, посмотрите видео по ссылке внизу этой страницы.Надеюсь, вы узнали что-то новое сегодня. Для получения дополнительной информации и вопросов, пожалуйста, оставьте сообщение в разделе форума, чтобы получить ответ. Спасибо.

5UP - простой ИБП 5 В - Electro Bob

Введение

Raspberry pi, маршрутизаторы, беспроводные узлы, NAS, некоторые источники света - все мои устройства имеют одну общую черту: им нужен источник питания 5 В, и они могут использовать резервный источник питания. Теперь я не ищу многочасового резервного копирования, поскольку считаю, что местное электричество очень надежно, я не могу вспомнить, когда электричество отключалось более чем на 10 минут, но в крайних случаях подойдет 1 час.Поскольку все уже запитано от источника питания 5 В с достаточным запасом мощности, я подумал, что лучше всего подойдет версия с 5 В на входе и 5 В на выходе.

Первая неудача

Сначала я попробовал использовать портативное зарядное устройство для телефона с 4 батареями 18650 с включенным и включенным зарядным устройством. Оказывается, он будет работать только несколько часов: поскольку повышающий преобразователь потребляет энергию от аккумулятора, даже если он заряжается, у зарядного устройства есть тайм-аут. Несмотря ни на что, зарядное устройство сдается, и вы остаетесь разряжать батарею, а потом все кончено.Если я начну с полностью заряженной батареей, это займет больше суток, так что вначале это может вас обмануть. Я попытался найти варианты питания повышающего преобразователя напрямую от входа 5 В, но оказалось, что компактная печатная плата усугубляет ситуацию.

Контейнер для запчастей

Я обратился к своей корзине с запчастями и стал искать ингредиенты, которые потребуются для ее изготовления: зарядное устройство, аккумулятор и повышающий преобразователь. Аккумулятор 18650 2,5 Ач был в самый раз, но у меня не было к нему чехла, поэтому я распечатал его на 3d принтере.Повышение - это неизвестный DC / DC преобразователь от ebay, он утверждает, что может подавать 5 В при 1,2 А от литиевой батареи, но это все. Зарядное устройство представляет собой зарядное устройство на 1 А, которое быстро заряжает аккумулятор, не перегружая при этом мой источник питания 5 В и 2,4 А.

Важно: литий-ионные батареи могут быть очень опасными при неправильном обращении, поэтому я использовал защищенный элемент: внутри батареи есть схемы защиты от перенапряжения, перегрузки по току и перегрева, поэтому на случай, если что-то произойдет снаружи, это безопасно.Пожалуйста, используйте защищенную ячейку, если вы копируете этот дизайн. Я не несу ответственности за какие-либо последствия, возникшие в результате использования кем-либо информации, представленной здесь, вы на свой страх и риск!

Теперь давайте построим схему:

Мне не удалось найти этот дизайн в Интернете, отсюда и статья. Это довольно просто: повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный получает вход либо от батареи, либо от исходного источника питания 5 В. Когда доступно 5V_IN, поскольку батарея имеет более низкое напряжение, чем это, D2 проводит и подает питание на преобразователь, в то время как D1 блокирует разряд батареи.На диоде и кабеле упало около 0,3В, в моих тестах вход преобразователя упал до 4,5В. В случае сбоя питания 5V_IN недоступно, и D1 проводит и питает преобразователь.

Именно для этого падения напряжения я решил использовать повышающий преобразователь после создания бесперебойного питания на общем катоде диодов. Я мог бы подключить диод Шоттки D2 между выходом и входом и через него подавать питание на выход. Это видно в некоторых других проектах в Интернете.Недостатком является то, что повышающий преобразователь должен быть настроен на напряжение, которое всегда ниже, чем напряжение, поступающее на ИБП, в противном случае батарея может питать пи. С 4,5 В от номинальных 5, достигающих ИБП, мне пришлось бы настроить шаг примерно до 4 В, что может быть недостаточно для некоторых подключенных периферийных устройств при работе от резервной батареи.

Сборка

Я подключил все к макетной плате и начал делать пару тестов. Я загрузил схему примерно до 1А, имитируя Pi и некоторые вещи вокруг него, с помощью 4.Резистор 9 Ом (точное измеренное значение). Через некоторое время кажется, что повышающий модуль достиг стабильной температуры максимум около 75 ° C. Это довольно много, поэтому я рекомендую использовать его в хорошо вентилируемом помещении, возможно, с принудительным охлаждением. Это крайний случай, Pi будет самым большим потребителем при токе около 0,7 А. Справа вы видите выходное напряжение, слева напряжение аккумулятора, в данном случае он заряжается.

Светодиоды на модулях дают хорошее представление о состоянии: светодиоды на повышающем преобразователе сигнализируют о том, что мощность доступна для PI, а любые светодиоды на зарядном устройстве (зарядка / полная зарядка) сигнализируют о мощности переменного тока.

Время для тестов Pi:

Результаты эффективности : Обычно Pi потребляет 2,8 Вт из сети в режиме ожидания, с подключенным экраном HDMI и Ethernet. При использовании ИБП после зарядки аккумулятора общая потребляемая мощность составляет 3,2 Вт, что означает эффективность 87%. Фактическая потерянная мощность составляет 3,5 кВтч / год.

Питание в режиме ожидания: Только ИБП потребляет 0,2 Вт от сети после зарядки аккумулятора. Все значения мощности включают в себя первый источник питания 5 В, они измеряются непосредственно как мощность, потребляемая от сети с помощью моего чувствительного измерителя мощности.

Время автономной работы : как упоминалось в приведенном выше тесте, у Pi только с дисплеем и Ethernet есть резервное копирование в течение примерно 2 часов с одной батареей 2,5 Ач.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *