Блок питания на два напряжения, иногда может быть полезно, но увы. + Доработка.
В последнее время довольно большое распространение (в узких кругах) получили одноплатные мини компьютеры, например Cubie, Raspberry и т.п.Но иногда энтузиасты данных устройств делают на них либо хранилища типа NAS, либо торрентокачали, либо еще что нибудь похожее. А для таких применений обычно используют ёмкие 3.5 дюйма жесткие диски, которые в свою очередь требуют два питания, 12 и 5 Вольт.
Вот на такое применение и планировался данный блок питания.
Как я выше дал понять, данный блок питания выдает два напряжения, 5 и 12 Вольт и является встраиваемым, т.е. бескорпусным.
Начну как всегда с того, как это пришло. А пришло это в конверте, запакованное в антистатический пакет.
Блок питания имеет относительно небольшие размеры, длина 125мм, ширина 54мм, высота 25мм.
Первое, что бросилось в глаза при распаковке данного блока питания, это явное отличие от фотографии из магазина. Честно говоря весьма расстроило.
Разъем 220 Вольт установлен прямо на плату.
Фото немного поближе
В принципе можно было обойтись меньшим количеством фотографий, но вдруг кому нибудь придется ремонтировать такой БП, тогда они могут и пригодится.
Так же в комплекте идет кабель для подключения нагрузки.
Судя по кабелю, я могу предположить, что данный блок питания для применения в чем то конкретном, а не как блок питания для самоделок, впрочем одно другому не мешает.
Плата односторонняя с двухсторонним монтажом.
На обратной стороне расположено довольно много компонентов.
Видны крепежные отверстия, расстояние между центрами отверстий составляет 116х47мм
Земляной контакт разъема питания 220 Вольт никуда не подключен.
Более детальные фото платы со стороны дорожек
Опять же, вдруг такие фотографии будут полезны.Высоковольтная сторона блока питания.
Применен контроллер SP6853
Низковольтная сторона. Видно откушенный, но прилипший вывод диодной сборки.
Вообще пайка средняя, вроде и неплохо, но есть огрехи.
В качестве силового транзистора применен довольно популярный 4N60.
На фотографии магазина явно просматривается ШИМ контроллер с интегрированным силовым ключом, типа TOP244Y. Как минимум там явно больше трех выводов.
Из маркировки трансформатора я мало что понял. Первая цифра (80) мало похожа на мощность, слишком много, а третья (36) как то мало.
Выходная силовая диодная сборка по напряжению 12 Вольт имеет маркировку B10100G, 10 Ампер 100 Вольт.
Фото не очень, но можно попробовать рассмотреть, выпаивать его я не видел смысла.
Выходной диод по напряжению 5 Вольт — 5 Ампер Шоттки SR540.
Выходные конденсаторы 1000мкФ 25 Вольт (две штуки), с претензией на низкоимпедансные.
С учетом того, что они работают при 12 Вольт, это весьма неплохо.
Правда по 12 Вольт вместо выходного дросселя стоит «специально обученная» перемычка.
По 5 Вольт стоят так же конденсаторы на 25 вольт, только 1000 + 470мкФ.
Но здесь производитель поставил помехоподавляющий дроссель.
Ради интереса измерил ESR группы конденсаторов по 12 Вольт. вышло 8мОм, т.е. каждый по 16.
Средне, но для данного класса БП вполне нормально, особенно с учетом, что в дешевых БП попадаются конденсаторы куда хуже.
По 5 Вольт ситуация похуже, но там и емкость суммарная меньше.
Схема данного блока питания, вроде нигде не напутал.
Ну внешний осмотр закончен, после этого можно перейти к измерениям и испытаниям.
Сначала конечно включение на холостом ходу.
12 Вольт канал завышен, 5 Вольт занижен. Пока это ни о чем не говорит. проверять надо будет под разными нагрузками.
Но как минимум он работает.
Перейдем к дальнейшим испытаниям.
Измерения напряжений под разными токами
В качестве нагрузок будут выступать 10 Ом резисторы. Так удобнее считать ток нагрузки.Напряжение на выходе 12 Вольт / 10 = ток нагрузки (для каждого резистора).
В данном случае ток нагрузки составляет 1,186 Ампера, выходная мощность БП равна 14 Ватт.
Напряжение на канале 5 Вольт немного просело, хотя я ждал, что оно поднимется.
Подключаем параллельно еще один резистор.
Ток 2.14 Ампера, мощность 23 Ватта.
5 Вольт канал почти не изменился.
Подключил на 5 Вольт канал такой же резистор.
Ток по 12 Вольт каналу — 2.768 Ампера, мощность 38 Ватт.
Ток по каналу 5 Вольт — 0.45 Ампера, мощность 2 Ватта.
Суммарная мощность 40 Ватт.
Для продолжения испытаний я возьму еще одну нагрузку.
Здесь будет использоваться 5 резисторов по 15 Ом, соединенных параллельно, т.е. сопротивление нагрузки будет 3 Ома. Для 5 Вольт канала вполне нормально.
Как и следовало ожидать, на канале 12 Вольт напряжение поднялось, на канале 5 Вольт, снизилось, хотя и не сильно.
Ток по 12 Вольт каналу 2.838 Ампера, мощность 40 ватт.
Ток по 5 Вольт каналу 1.5 Ампера, мощность около 7 Ватт.
Суммарная мощность 47 Ватт.
Дальше нагружать канал 5 Вольт я не вижу смысла. Видно, что 5 Вольт он не выдаст, а 12 Вольт канал будет расти дальше…
После измерения напряжений я перешел к измерениям температуры различных компонентов БП.
Измерения проводились с нагрузками, которыми закончился тест мощности, т.е. на мощности 47 Ватт.
Измерения температур
Я проводил последовательные измерения температур следующих компонентов:Силовой транзистор
Трансформатор
Выходной диод по 12 Вольт
Выходной диод по 5 Вольт.
В этом порядке и расположены фотографии.
Первое измерение проводилось после цикла испытаний разными токами нагрузки, т.е. БП уже был разогрет.
Силовой транзистор, 42.8 градуса
Трансформатор, 44.4 градуса.
Выходной диод по каналу 12 Вольт, 45.6 градуса
Выходной диод по каналу 5 Вольт, 67.5 градуса, пока это самый горячий компонент.
Погонял примерно с пол часа (вернее пока не устаканилась температура на нагрузочных резисторах).
Силовой транзистор прогрелся до 58.4 градуса, отличный результат.
Трансформатор до 65.3, весьма неплохо.
Выходной диод по каналу 12 Вольт прогрелся куда сильнее, 82.6 градуса, тут скорее терпимо, чем хорошо или плохо.
Выходной диод по каналу 5 Вольт нагрелся до 84 градуса, я ожидал большего, а с учетом того, что он стоит почти вплотную к радиатору второго диода, то даже хорошо.
А вот нагрузочные резисторы прогрелись основательно, думаю уже и яичницу жарить можно без проблем.
196.9 градуса.
Ну и под конец, какое же тестирование БП без измерения пульсаций на выходе.
Все измерения пульсаций проходили под теми нагрузками, которыми закончился тест мощности.
На канале 12 Вольт творится что-то невероятное, щуп осциллографа стоит в режиме 1:1.
Специально обученную перемычку видимо плохо обучили и она ничего не фильтрует 🙁
На канале 5 Вольт все красиво, я бы даже сказал, что отлично.
Так как такая картина меня ну никак не устраивала, то я впаял вместо перемычки простой не обученный дроссель, который я выпаял из какого то монитора.
Канал 12 Вольт явно преобразился, теперь и здесь все очень красиво.
После этого я пошел на еще один эксперимент, подключил к блоку питания жесткий диск.
Кабель с разъемом было лень искать, к тому же они не очень хорошо паяются, потому припаял прямо к плате проводки и подключил к БП.
Ну что сказать, работа на грани фола, 14.6 Вольта по каналу 12 это как бы помягче сказать, немного многовато…
А это дросселёк, который «съел» большую часть пульсаций по каналу 12 Вольт, причем установлен он на штатное место.
Но если вы думаете, что я на этом остановился, то вы глубоко заблуждаетесь.
Смотря на результаты измерений я решил попробовать исправить картину, в качесте решения напрашивался вариант добавить один виток на трансформаторе по каналу 5 Вольт, тогда ШИМ снизит напряжение на канале 12 Вольт, а после этого изменить номиналы резисторов в цепи ОС и дело в шляпе.
Сделал дополнительный виток (все фотки показывать не буду, покажу лишь как это выглядит) я получил примерно 10.7 Вольта по 12 Вольт каналу, и 4.67 по каналу 5 Вольт.
Ну думаю уже хорошо, стал менять номиналы и напоролся на грабли, я не могу поднять напряжение, так как БП начинает уходить в защиту, максимум удалось получить около 10.9 и 4.72 Вольта.
Почему так, мне пока непонятно.
Грустно, а ведь можно было взять корпус от старого ТВ тюнера, поставить туда этот БП, Кубик, и Жесткий диск терабайта на четыре.
Но я и на этом не остановился и все таки допилил данный блок питания.
И так резюме:
Плюсы
БП работает.
При некоторой несложной доработке может иметь маленькие пульсации.
Нагрев вполне нормальный, по крайней мере я считаю, что в этом плане с БП все в порядке.
Конденсаторы по выходу конечно не фирма, но по измерениям емкости, ESR и по напряжению вполне нормальные.
Минусы
В магазине на картинке был явно другой блок питания, на него то я и клюнул (к тому же на фото явно фирменный).
Болтанка напряжений не выдерживает никакой критики.
Отсутствие дросселя по каналу 12 Вольт.
Мое мнение. БП оставил очень двоякое впечатление. С одной стороны БП хоть и не такой как на картинке магазина, но вполне средний, я видел БП куда похуже (например те, что дают к USB адаптерам жестких дисков), но разбег напряжений ну очень сильный. Был вариант переделки, но почему то не вышел, буду еще разбираться, почему микросхема уходит в защиту.
Второй вариант, переключить ОС на один канал, а второй пустить в «свободное плавание».
Как вариант, можно такой БП использовать с каким нибудь контроллером по 5 Вольт и управлять им светодиодами, подключенными к 12 Вольт.
Удивил канал 5 Вольт, неплохой диод, 1500мкФ суммарная емкость фильтра, хороший дроссель и такой слабый канал.
Есть чувство, что разработчики просто где то просчитались.
Блок питания, для обзора, был предоставлен магазином tmart.
Надеюсь, что я помог кому нибудь своим обзором, я старался предоставить максимум информации.
Простой блок питания на три напряжения
Решил я сделать из компьютерного блока питания, блок питания на несколько напряжений. Во всемирной паутине много конструкций. В Китае тоже есть готовые решения, типа приставок к блоку питания компьютера. Я же, насобирав некоторое количество отремонтированных блоков, сделал свой вариант. Данного варианта я в сети не видел, вот и приступил к сборке.
Сборка блока питания
За основу взял блок питания компьютера на 350 Ватт. Блок обеспечивает, в максимуме, нужные мне токи, даже с запасом.
Переключение выходных напряжений, буду производить при помощи автомобильного предохранителя. В Китае приобрел держатели для предохранителей. С держателями идут защитные колпачки. Применю один предохранитель на нужный мне ток, скорей всего на 10 ампер.
Выходные клеммы куплены в Китае. Стоят не дорого. Можно применить любые. У меня так называемые «бананы».
Сетевым выключателем у меня служит тумблер Т3. Можно применить любой удобный. У меня этих полно, вот и применяю их везде. Единственные их недостаток — длинный рычажок.
Лицевая панель из ПВХ. Очень хороший пластик, удобно с ним работать. Можно применить любой пластик. Размеры передней панели 147*83 мм.
Индикатором работы служит светодиод. Подключил его на дежурные 5 Вольт. Светодиод подключен через резистор 150 Ом.
На панели их ПВХ произвожу разметку всех отверстий и выреза. Все вырезаю и сверлю. Получается чуть кривенько, но не критично, не на продажу ведь. Отверстия и вырезы дублирую на передней стенке корпуса БП.
Панель покрашу в черный цвет. После высыхания прикручиваю панель и все компоненты. Плату прикручиваю. Провода распаиваю на предохранители.
Снизу-вверх, от 3.3 Вольта к 12 Вольтам. Черный провод на выходную клемму. Чтоб не вести провода в куче, я желтый провод провел в радиаторе, отогнув одно ребро радиатора.
Провода с сетевого разъема распаиваю на сетевой тумблер. С тумблера провода на плату БП. Так же выхода предохранителей соединяю вместе. Провод с их соединения на плюсовую клемму. Распаиваю светодиод.
Крышку блока питания крашу в синий цвет, можно и не красить.
Прикручиваю крышку. Вот такой блок питания, для работы, у меня получился. Переключение выходного напряжения, осуществляется
перестановкой предохранителя. Я скорей всего буду использовать предохранитель на 5 ампер, тока мне будет достаточно.
Смотрите видео
Универсальный блок питания с несколькими напряжениями
Предлагаемый блок питания (БП) является универсальным, по крайней мере, для меня он стал незаменимым помощником.
При макетировании схем для одного устройства необходимо напряжение 5 В и ток 100 мА, для другого 15В и 2 А, а миниатюрным часам необходимо 1,5 В и ток менее 1 мА. И получается, что под рабочим столом радиолюбителя лежат три и больше таких источников, в результате — путаница проводов, которая приводит к ошибкам.
Основой данной конструкции (см. рисунок) послужила схема блока питания с регулируемым напряжением из [1], где подробно описаны методы стабилизации и регулирования разных видов напряжения. При повторении схемы оказалось, что приемники, подключаемые к этому блоку «гудят», а индикация режимов работы причиняла неудобства при наладке и использовании устройства. После длительной эксплуатации оказалось, что транзистор VT2 (КТ315А) не выдерживает больших нагрузок, поэтому пришлось заменить его на КТ815Г. Для снижения «гудения» я установил дополнительно конденсаторы С2-С5, а также С7 и С8. Только после этого сетевой фон перестал прослушиваться. Добавил я также светодиоды, которые сигнализируют о наличии напряжения на том или другом выходе БП, что «оживило» устройство.
Добавив в схему [1] три «кренки» на 5, 9 и 12 В, устройство можно использовать в тех случаях, когда необходима небольшая мощность и в регулировании выходного напряжения нет необходимости, например, при подключении приемника, магнитофона. Каждая часть БП имеет свой тумблер и свою индикацию.
На первичную обмотку трансформатора подается сетевое напряжение ~220 В (будьте внимательны и осторожны!) через тумблер SА1 и индикатор HL1. Напряжение, пониженное вторичной обмоткой, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Если замкнут тумблер SА2, то напряжение, снимаемое с VD6 через переменный резистор R4 (регулируется его величина), поступает на транзисторы VT1-VT2, откуда и снимается выходное стабилизированное напряжение. На выходе устройства для визуального контроля напряжения желательно поставить вольтметр. Часть блока с регулируемым напряжением не имеет защиты от короткого замыкания и выдерживает краткосрочную перегрузку, поэтому для большей надежности можно установить плавкий предохранитель.
Конструкция. «Кренки» устанавливают на общий радиатор, транзисторы VT1 и VT2 можно установить на один радиатор. Чертеж печатной платы в статье не приводится, поскольку при повторении используемые детали могут несколько отличаться по размерам от указанных на схеме, поэтому проектируйте сами.
Детали. Вместо VT1 (КТ819) и VT2 (КТ815) можно установить любые другие подходящие по мощности и полярности. Диодный мост собирается из диодов с выпрямляющим током не менее 1-2 А, но желательно использовать более мощные. Стабилитрон VD6 подбирается по требуемому выходному максимальному напряжению. Если необходимо иметь стабилизированные 18 В, то вместо стабилитрона VD6 можно использовать два стабилитрона других типов, включив их последовательно. В этом случае суммарное ист будет суммой напряжений стабилизации каждого из используемых стабилитронов.
Трансформатор любой с выходным напряжением 13…30 В, в зависимости от которого и подбирается стабилитрон VD6. Номиналы резисторов R2, R6-R9 подбираются при наладке.
При наладке и эксплуатации блока питания, во избежание поражения током, необходимо строго соблюдать правила техники безопасности!
Автор: В. А. Шпекторов, г. Львов
Литература: 1. Моделист-Конструктор.-1986.-№3.
Импульсный блок питания на два напряжения 5 и 12 вольт 1,2А для электронных самоделок
- Цена: 5,34 USD (брал за 4,81 USD)
Привет Муськовчане! Как я обещал в обзоре милливольтметра, хочу рассказать Вам об импульсном блоке питания, с двумя изолированными (друг от друга) напряжениями 5В и 12В. Потребность в таком блоке питания возникает часто, а учитывая небольшие размеры платы, подобный источник питания легко встроить (найти место) в корпус Вашего электронного устройства, самоделки… Давайте протестируем этот ИИП, что бы определится с его «проф. пригодностью».))) Кому интересно — добро пожаловать под Кат… Внимание много фото!!!!
Почему я выбрал такой источник питания?
1. Изолированные друг от друга каналы — часто это очень важно, к примеру, дать питания 12В на плату управления какого-либо силового устройства, а от 5В «запитать» цифровой индикатор (ампервольметр). Если будет гальваническая связь между каналами 5В и 12В, это может привести к неправильной работе, в лучшем случае и большому «бабаху» в худшем…
2. На фото ИИП я увидел, хотя бы какое-то подобие входного фильтра (синфазный дроссель в том числе), для блоков питания нижнего ценового диапазона это редкость, а мне не хочется «гадить» помехами в сеть, т.к в эту же сеть у меня включен осциллограф, который начинает показывать «чужие» помехи при измерении.
3. Небольшой размер — часто бывает, что в ходе сборки появляются дополнительные блоки, которые требуют свое питание, благодаря небольшим размерам найти место для этого ИИП будет не сложно.
Скрин заказа выкладываю под спойлером:
Скрин заказа
Давайте рассмотрим детали ИИП подробнее. Я буду фонариком выделять те части которые описываю, ибо по другому прочитать маркировку деталей сложно…
1. Высоковольтная часть ИИП
Рассмотрим входной каскад и фильтр. См фото:
Как мы видим на фото, что есть предохранитель, термистор (5D9) и синфазный дроссель. Понятно, что
РадиоКот :: Импульсный блок питания (60Вт).
РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >Импульсный блок питания (60Вт).
Схема представляет собой классический обратноходовый БП на базе ШИМ UC3842. Поскольку схема базовая, выходные параметры БП могут быть легко пересчитаны на необходимые. В качестве примера для рассмотрения выбран БП для ноутбука с питанием 20В 3А. При необходимости можно получить несколько напряжений, независимых или связанных.
Выходная мощность на открытом воздухе 60Вт (длительно). Зависит главным образом от параметров силового трансформатора. При их изменении можно получить выходную мощность до 100Вт в данном типоразмере сердечника. Рабочая частота блока выбрана 29кГц и может быть перестроена конденсатором С1. Блок питания рассчитан на неизменяющуюся или мало меняющуюся нагрузку, отсюда отсутствие стабилизации выходного напряжения, хотя оно стабильно при колебаниях сети 190…240вольт. БП работает без нагрузки, есть настраиваемая защита от к/з. КПД блока — 87%. Внешнего управления нет, но можно ввести с помощью оптопары или реле.
Силовой трансформатор (каркас с сердечником), выходной дроссель и дроссель по сети заимствованы с компьютерного БП. Первичная обмотка силового трансформатора содержит 60витков, обмотка на питание микросхемы — 10витков. Обе обмотки наматываются виток к витку проводом 0,5мм с одинарной межслойной изоляцией из фторопластовой ленты. Первичная и вторичная обмотки разделяются несколькими слоями изоляции. Вторичная обмотка пересчитывается из расчета 1,5вольта на виток. К примеру, 15вольтовая обмотка будет 10витков, 30вольтовая — 20 и т.д. Поскольку напряжение одного витка достаточно велико, при малых выходных напряжениях потребуется точная подстройка резистором R3 в пределах 15…30кОм.
Настройка
При необходимости получить несколько напряжений можно воспользоваться схемами (1), (2) или (3). Числа витков считаются отдельно для каждой обмотки в (1), (3), а (2) — иначе. Поскольку вторая обмотка является продолжением первой, то число витков второй обмотки определяется как W2=(U2-U1)/1.5, где 1.5 — напряжение одного витка. Резистор R7 определяет порог ограничения выходного тока БП, а также максимальный ток стока силового транзистора. Рекомендуется выбирать максимальный ток стока не более 1/3 паспортного на данный транзистор. Ток можно высчитать по формуле I(Ампер)=1/R7(Ом).
Сборка
Силовой транзистор и выпрямительный диод во вторичной цепи устанавливаются на радиаторы. Их площадь не приводится, т.к. для каждого варианта исполнения (в корпусе, без корпуса, высокое выходное напряжение, низкое, и.т.д.) площадь будет отличаться. Необходимую площадь радиатора можно установить экспериментально, по температуре радиатора во время работы. Фланцы деталей не должны нагреваться выше 70градусов. Силовой транзистор устанавливается через изолирующую прокладку, диод — без неё.
ВНИМАНИЕ!!!
!!! Соблюдайте указанные значения напряжений конденсаторов и мощностей резисторов, а также фазировку обмоток трансформатора. При неверной фазировке блок питания заведется, но мощности не отдаст.
!!! Не касайтесь стока (фланца) силового транзистора при работающем БП!!! На стоке присутствует выброс напряжения до 500вольт.
Замена элементов.
Вместо 3N80 можно применить BUZ90, IRFBC40 и другие. Диод D3 — КД636, КД213, BYV28 на напряжение не менее 3Uвых и на соответствующий ток.
Запуск
Блок заводится через 2-3 секунды после подачи сетевого напряжения. Для защиты от выгорания элементов при неверном монтаже первый запуск БП производится через мощный резистор 100 Ом 50Вт, включенный перед сетевым выпрямителем. Также желательно перед первым запуском заменить сглаживающий конденсатор после моста на меньшую емкость (около 10…22мкФ 400В). Блок включают на несколько секунд, потом выключают и оценивают нагрев силовых элементов. Далее время работы постепенно увеличивают, и в случае удачных запусков блок включается напрямую без резистора со штатным конденсатором.
Ну и последнее.
Описываемый БП собран в корпусе МастерКит BOX G-010. В нем держит нагрузку 40Вт, на большей мощности необходимо позаботиться о дополнительном охлаждении. В случае выхода БП из строя вылетает Q1, R7, 3842, R6, могут погореть C3 и R5.
Вопросы как обычно складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Как соединить блоки питания для увеличения выходной мощности или напряжения
Подключение блоков питания параллельно увеличивает мощность*
* в случае параллельного или последовательного соединения можно использовать только блоки питания с одинаковыми характеристиками.
Так бывает, что по разным невозможно запитать светодиодную ленту, модули или светильник от одного блока питания достаточной мощности.
Например, блоки питания большой мощности имеют встроенный вентилятор и неприятно гудят, поэтому приходится ставить два блока питания меньшей мощности, но без шума. Или просто нет возможности купить подходящий по мощности блок питания.
В таком случае возможно увеличение выходной мощности с помощью параллельного соединения нескольких блоков питания. Итого мощности и ток блоков питания складываются (P = P1 + P2; I = I1 +I2), а общее напряжение на выходе не меняется (U = U1 = U2).
Но есть один важный минус параллельного соединения. Если вдруг какой-то из блоков питания выйдет из строя, то мощности оставшихся блоков скорее всего не хватит и они быстро сгорят. Поэтому, всегда лучше брать один блок питания подходящей мощности.
В случае параллельного подключения блоков питания между собой соединяются клеммы одного знака (+ +, — -).
Подключение блоков питания последовательно увеличивает напряжение*
* в случае параллельного или последовательного соединения можно использовать только блоки питания с одинаковыми характеристиками.
Чаще бывает, что срочно требуется блок питания на 24V или 36V, а в ближайшем магазине продаются только на 12V. В таком случае последовательно соединив два или три блока питания, вы увеличите общее напряжение (P = P1 + P2), а мощность и ток останутся неизменными (P = P1 + P2; I = I1 + I2).
В случае последовательного подключения блоков питания между собой соединяются клеммы противоположных (+ -, — +).
Похожие инструкции:
Как правильно подключить блок питания
Как подключить светодиодную ленту
Как подобрать блок питания для светодиодной ленты
Назад
Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая
РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Собираем первые устройства >Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая
Ага, все-таки зашел? Что, любопытство замучило? Но я очень рад. Нет, правда. Располагайся поудобнее, сейчас мы вместе произведем некоторые нехитрые расчеты, которые нужны, чтобы сварганить тот блок питания, который мы уже сделали в первой части статьи. Хотя надо сказать, что эти расчеты могут пригодиться и в более сложных схемах.
Итак, наш блок питания состоит из двух основных узлов — это выпрямитель, состоящий из трансформатора, выпрямительных диодов и конденсатора и стабилизатор, состоящий из всего остального. Как настоящие индейцы, начнем, пожалуй, с конца и рассчитаем сначала стабилизатор.
Схема стабилизатора показана на рисунке.
Это, так называемый параметрический стабилизатор. Состоит он из двух частей:
1 — сам стабилизатор на стабилитроне D с балластным резистором Rб
2 — эмиттерный повторитель на транзисторе VT.
Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор, а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору. Он играет роль как бы усилителя или если угодно — умощителя.
Два основных параметра нашего блока питания — напряжение на выходе и максимальный ток нагрузки.
Назовем их:
Uвых — это напряжение
и
Imax — это ток.
Для блока питания, который мы отгрохали в прошлой части, Uвых = 14 Вольт, а Imax = 1 Ампер.
Сначала нам необходимо определить какое напряжение Uвх мы должны подать на стабилизатор,
чтобы на выходе получить необходимое Uвых.
Это напряжение определяется по формуле:
Uвх = Uвых + 3
Откуда взялась цифра 3? Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT. Таким образом, для работы нашего стабилизатора на его вход мы должны подать не менее 17 вольт.
Едем дальше.
Определим, какой нам нужен транзистор VT. Для этого нам надо определить, какую мощность он будет рассеивать.
Считаем:
Pmax=1.3(Uвх-Uвых)Imax
Тут надо учесть один момент. Для расчета мы взяли максимальное выходное напряжение блока питания.
Однако, в данном расчете, надо наоборот брать минимальное напряжение, которое выдает БП.
А оно, в нашем случае, составляет 1,5 вольта. Если этого не сделать, то транзистор может накрыться медным тазом,
поскольку максимальная мощность будет рассчитана неверно.
Смотри сам:
Если мы берем Uвых=14 вольтам, то получаем Pmax=1.3*(17-14)*1=3.9 Вт.
А если мы примем Uвых=1.5 вольта, то Pmax=1.3*(17-1.5)*1=20,15 Вт
То есть, если бы не учли этого, то получилось бы, что расчетная мощность в ПЯТЬ раз меньше реальной. Разумеется, транзистору это сильно не понравилось бы.
Ну вот, теперь лезем в справочник и выбираем себе транзистор.
Помимо только что полученной мощности, надо учесть, что предельное напряжение между эмиттером и коллектором
должно быть больше Uвх, а максимальный ток коллектора должен быть больше Imax.
Я выбрал КТ817 — вполне приличный транзистор…
Фу, ну вроде с этим справились. Пошли дальше.
Сначала определим максимальный ток базы свежевыбранного транзистора ( а ты как думал? в нашем жестоком мире потребляют все — даже базы транзисторов).
Iб max=Imax / h31Э min
h31Э min — это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берется он из справочника Если там указаны пределы этого параметра — что то типа 30…40, то берется самый маленький. Ну, у меня в справочнике написано только одно число — 25, с ним и будем считать, а что еще остается?
Iб max=1/25=0.04 А (или 40 мА). Не мало.
Ну давайте будем теперь искать стабилитрон.
Искать его надо по двум параметрам — напряжению стабилизации и току стабилизации.
Напряжение стабилизации должно быть равно максимальному выходному напряжению блока питания,
то есть 14 вольтам, а ток — не менее 40 мА,
то есть тому, что мы посчитали.
Полезли опять в справочник…
По напряжению нам страшно подходит стабилитрон Д814Д, к тому же он у меня был под рукой. Но вот ток стабилизации… 5 мА нам никак не годится. Чего делать будем? Будем уменьшать ток базы выходного транзистора. А для этого добавим в схему еще один транзистор. Смотрим на рисунок. Мы добавили в схему транзистор VT2. Сия операция позволяет нам снизить нагрузку на стабилитрон в h31Э раз. h31Э, разумеется, того транзистора, который мы только что добавили в схему. Особо не думая, я взял из кучи железок КТ315. Его минимальный h31Э равен 30, то есть мы можем уменьшить ток до 40/30=1.33 мА, что нам вполне подходит.
Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора Rб.
Rб=(Uвх-Uст)/(Iб max+Iст min)
где Uст — напряжение стабилизации стабилитрона,
Iст min — ток стабилизации стабилитрона.
Rб = (17-14)/((1.33+5)/1000) = 470 Ом.
Теперь определим мощность этого резистора
Prб=(Uвх-Uст)2/Rб.
То есть
Prб=(17-14)2/470=0,02 Вт.
Собственно и все. Таким образом, из исходных данных — выходного напряжения и тока, мы получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.
Однако не расслабляемся — нас еще ждет выпрямитель. Уж считать так считать, я так считаю (каламбур однако).
Итак, смотрим на схему выпрямителя.
Ну, тут все проще и почти на пальцах. Учитывая то, что мы знаем, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор — 17 вольт, вычислим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Для этого пойдем, как и в начале — с хвоста. Итак, после конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 17 вольт.
Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41 раза, получаем,
что после выпрямительного моста у нас должно получиться 17/1,41=12 вольт.
Теперь учтем, что на выпрямительном мосту мы теряем порядка 1,5-2 вольт, следовательно,
напряжение на вторичной обмотке должно быть 12+2=14 вольт. Вполне может случится так, что такого
трансформатора не найдется, не страшно — в данном случае можно применить трансформатор с напряжением
на вторичной обмотке от 13 до 16 вольт.
Едем дальше. Определим емкость конденсатора фильтра.
Cф=3200Iн/UнKн
где Iн — максимальный ток нагрузки,
Uн — напряжение на нагрузке,
Kн — коэффициент пульсаций.
В нашем случае
Iн = 1 Ампер,
Uн=17 вольтам,
Kн=0,01.
Cф=3200*1/14*0,01=18823.
Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, мы можем уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз. То есть 2000 мкФ будет вполне достаточно.
Осталось выбрать выпрямительные диоды или диодный мост.
Для этого нам надо знать два основных параметра — максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.
Необходимое максимальное обратное напряжение считается так
Uобр max=2Uн, то есть Uобр max=2*17=34 Вольта.
А максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Ну а для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку.
Ну вот вроде бы и все про выпрямители и параметрические стабилизаторы.
Впереди у нас стабилизатор для самых ленивых — на интегральной микросхеме
и стабилизатор для самых трудолюбивых — компенсационный стабилизатор.
<<—Часть 1—-Часть 3—>>
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |